Коллектор для отопления своими руками из полипропилена: распределительный коллектор отопления, гребенка, сварной коллектор, как правильно собрать, производство самодельного полипропиленового коллектора

Коллектор отопления своими руками для полипропиленовых труб

Изготовить коллектор отопления своими руками из полипропилена можно быстро и без особых затрат. К нему подключаются не только радиаторы, но и теплый пол, солнечный нагреватель. Используется не последовательная схема подключения, а параллельная. Устройство осуществляет распределительную функцию, равномерно подавая тепло ко всем приборам.

Дополнительное оборудование обеспечивает контроль над системой и возможность регулировать температуру в отдельных помещениях или отключать автономные контуры. Коллектор незаменим в многоэтажных домах, при большой площади здания.

1

Роль устройства в разводке и его особенности

Системы отопления, сделанные по схемам, позволяющим значительно сэкономить на трубах, и запорной арматуре, не обладают достаточной эффективностью. В условиях существенного подорожания теплоносителей их применение дорого обходится потребителям. Прокладка трубопровода к радиаторам с использованием коллектора изменит положение. Не будет перерасхода топлива, нагрев каждого прибора регулируется.

Система приобретает новые функциональные возможности: повышается безопасность и пригодность к ремонту. Теперь для устранения протечки не понадобится отключать всю систему и сливать воду. Перекрывают ветку, ликвидируют неисправность, а отопление в остальных помещениях продолжает работать.

Коллектор, который еще называют гребенкой, – это цилиндрическая деталь, имеющая один вход и выводы, соединяющие ее с приборами. Размеры ничем не ограничены и зависят от количества подключенных отопительных устройств. На трубах устанавливают запорную арматуру, которой регулируют подачу теплоносителя для каждого отдельного контура. Применяют вентили двух видов. Для перекрытия участков обычно используются отсекающие шаровые краны. В качестве регулировочных они непригодны, требуются другого типа.

Работа осуществляется по следующему принципу: теплоноситель под принудительным давлением попадает в устройство. Отсюда он по отводам распределяется к радиаторам, теплому полу. Применяется коллекторная схема (называют еще лучевой), суть которой в параллельном подключении потребителей. Каждый имеет свою подающую магистраль и обратку, которые оснащены арматурой. Даже при одновременном включении всех приборов нагрев равномерный.

Для создания принудительного напора используется циркуляционный насос. Он выбирается исходя из площади и этажности дома. Если система с теплым полом, требуется большая производительность, потому что в ней создается повышенное сопротивление. Разница температур на входе и выходе сокращается, нагревание более качественное. Вместо регулировочных кранов возможно использование термостатов, что гарантирует точную подачу тепла. Если трубы размещены под стяжкой, на каждом приборе устанавливают воздушный кран.

Коллекторы применяют с разнообразными системами:

1. 1. Отопление радиаторами. Используют различные схемы подключения, но обычно нижнее с полипропиленовыми трубами, которые прячут под покрытием или плинтусами.
2. 2. Теплый водяной пол. В основном применяется в качестве вспомогательного.
3. 3. Солнечный обогрев. При ясной погоде с одного квадратного метра устройства возможно получить 10 Квт/час энергии.

При лучевой разводке температура в каждом контуре регулируется отдельно, для чего на термостате выставляются нужные показатели. В гараже достаточно 10°, в детской требуется не меньше 20°, а для теплого пола – не более 35°, иначе ходить по нему будет неприятно, возможна деформация покрытия. В домах с несколькими уровнями гребенку монтируют на каждом этаже.

2

Расчет параметров и комплектация

Чтобы сделать коллектор отопления своими руками, сначала определяют его функциональную нагрузку. Можно установить не один, а для каждого места теплоснабжения отдельный. От этого зависит комплектация, габариты и автоматизация.

Перед сборкой выполняют расчет, выбирают место установки. Чтобы система работала, требуется два соединенных узла. Один для подачи горячей воды к отопительным приборам, второй собирает остывшую и направляет в котел.

2.1

Схема распределительной гребенки

Изготовление начинают с планирования, в котором разрабатывают характеристику элементов отопительной системы:

• сколько будет контуров, соответственно выходов к ним;
• количество и мощность нагревательных установок;
• наличие дополнительного оборудования: насосы, арматура, терморегуляторы, манометры, баки и другое.

Рекомендуется выделить отдельно контуры на теплые полы. Автономной работы требуют батареи в помещениях, где температура значительно отличается в одну или другую сторону, например гараж и детская комната. Подача теплоносителя на этажах и крыльях дома осуществляется независимо.

Учитывают, с какой стороны будет подвод контуров. Подключение газовых и электрических котлов выполняется сверху или снизу. Если устанавливается насос или используется твердотопливный агрегат, то с торца коллектора.

Для расчета используют правило трех диаметров, когда сечение гребенки в 3 раза больше подключаемого патрубка. Входную и выходную группы размещают в пределах 10–20 см одна от другой, на таком же расстоянии присоединяются контуры отопления. Для точного определения их диаметр умножают на 3. Уходить в большую или меньшую сторону не стоит, это создаст неудобства в обслуживании.

Схема с размерами наносится на лист бумаги, что позволит получить эскиз, по которому легче изготовить распределитель. По рисунку ясно, какие материалы и комплектующие понадобятся и сколько.

2.2

Дополнительные элементы

Гребенка оборудуется необходимыми устройствами. Для минимальной комплектации достаточно запорной арматуры, но тогда установить теплоотдачу отдельных приборов невозможно. На подающей секции монтируют регулировочные краны, которые позволяют плавно изменять количество поступающего теплоносителя. На обратную группу устанавливают расходомеры.

Важно правильно выбрать циркуляционный насос. Играет роль не мощность, а количество воды, которую ему придется перекачивать. Покупают агрегат с производительностью, которая на 10% превышает расчетную. Если в системе используется несколько коллекторов, требуется отдельный для каждого. То же самое рекомендуется для теплого пола, где создается повышенное сопротивление.

Для него применяется другое оборудование:

1. 1. На патрубках подающих магистралей – регулировочные клапаны для полной или частичной остановки притока горячей воды. Для самодельного коллектора рекомендуются автоматические устройства, подобные терморегуляторам.
2. 2. На обратной гребенке используются расходомеры, ограничивающие поступление охлажденного теплоносителя. Они повышают эффективность системы.
3. 3. Обязательный для теплого пола смеситель горячего и остывшего потока. Служит для оптимизации температурного режима.

Несмотря на разницу конструктивного исполнения, все распределительные гребенки предназначены для обеспечения устойчивой работы отопления. В продаже имеются готовые изделия, но трудно подобрать под конкретную схему. Придется или устанавливать дополнительный коллектор, или глушить лишние входы и выходы. Лучше изготовить своими руками. Тогда максимально учитываются характеристики системы, что позволит использовать ее с наиболее эффективной отдачей.

Можно автоматизировать коллектор на самом высоком уровне, когда не понадобится вмешательство человека. Используют сервоприводы с электронным блоком управления.

3

Изготовление и монтаж отопительного коллектора

Гребенка из полипропилена делается довольно легко. Требуется иметь тройники и для минимальной комплектации шаровые краны. Даже самое простое устройство, собранное своими руками, обладает многими достоинствами. К нему можно подключить требуемое количество отводов, система будет работать эффективно.

Коллектор для полипропиленовых труб, выполненный из такого же материала, предпочтительнее, чем из металла. Он дешевый и прочный, долговечный – не подвергается коррозии, на стенках не образуется накипь. Фитинги надежно соединяются сваркой, что обеспечивает хорошую герметичность.

3.1

Требования к материалу

О свойствах узнают из маркировки, нанесенной на стенки. Для отопления используется марка PP-R, которая имеет повышенную термостойкость. Символы PN с числами, которые идут следом, обозначают давление, которое способны выдержать изделия. В домах с автономным теплоснабжением применяют с индексом 20, для централизованных систем – 25. Все данные представлены в таблице:

Марка	Диаметр, мм	Толщина стенок, мм	Максимально допустимая температура воды
PN-10	20-110	1,9-10	+20
PN-16	16-110	2,3-15,1	+45
PN-20	16-110	2,6-16,1	+60
PN-25	22-78	2,8-18,3	+80

Для монтажа гребенки выбирают материал с армирующим слоем из алюминиевой фольги или стекловолокна. Последний вариант предпочтительнее, подобные изделия не подвергаются расслоению. Они маркируются красной продольной полосой.

Чтобы изготовить коллектор отопления своими руками из полипропилена, понадобятся:

• трубы нужного размера;
• заглушки на одну сторону в каждой группе;
• муфты и тройники;
• шаровые краны.

Фитинги бывают одинакового диаметра со всех концов или переходные для присоединения труб разного размера. Стенки у них очень толстые, поэтому армирование не применяется. Это минимальная комплектация, при необходимости добавляют другие устройства.

3.2

Как соединить отдельные узлы

Чтобы собрать коллектор из полипропилена, используют специальный паяльник. Для домашних нужд можно приобрести дешевый непрофессиональный аппарат. Применяются особые ножницы, чтобы края получались ровными без перекоса, и торцеватель, которым зачищают патрубки от армирующего слоя вокруг соединения.

Используя рабочие чертежи, нарезают заготовки нужного размера. Места пайки обезжиривают, включают аппарат, выставленный на температуру 260°. Когда лампочка погаснет (в других моделях загорается зеленая), устанавливают соединяемые коллекторные детали в насадки. Когда пройдет определенное время, патрубок и муфту соединяют, дают остыть.

Важна продолжительность процесса, от нее зависит надежность и долговечность узла. Если недодержать, стык расслоится. О том, сколько длится сварка пластика, можно узнать из таблицы, которая имеется в наборе инструмента.

Сборку конструкции проводят, придерживаясь последовательности:

• сначала соединяют тройники;
• с одной стороны устанавливают заглушку, с другой – уголок, если подача снизу;
• на отводы приваривают отрезки, на них монтируют запорную арматуру для полипропиленовых труб и другие приборы.

Место для блока предусматривают при разработке проекта. Делают специальную нишу невысоко от пола. Можно купить шкафчик и закрепить на стене.

4

Солнечный коллектор из полипропиленовых труб

В качестве дополнительного источника используют нагревательную установку, аккумулирующую и преобразующую лучевую энергию в тепловую. Она подключается к общей схеме, подает подогретую воду. Гелиосистема не может служить круглый год и являться основной, но как вспомогательная способна сэкономить расходы на теплоносители.

Чтобы собрать корпус, используют деревянные бруски с досками, фанерой, ДСП или металлические уголки. На дно короба укладывают теплоизоляцию – пенопласт, стекловату. Сверху устанавливают поглощающую панель из поликарбоната, окрашенного в черный цвет. Теплоприемник из полипропиленовых труб размещают поверх нее. Отрезки соединяются тройниками, на выходе и входе стоят муфты. Абсорбирующий элемент закрывается стеклом.

Солнечный коллектор из полипропиленовых труб: 1 – уголок; 2,9 – переходы; 3,5 – трубы полипропиленовые; 4,10 – тройники; 6 – черный лист; 7 – утеплитель; 8,11 – заглушки; 12 – ящик.

Иногда применяют накопительный бак емкостью 20–40 литров или меньшие резервуары, соединенные последовательно. Его покрывают теплоизоляцией, чтобы накопленная за день энергия не терялась. Система может функционировать и без него, если подогретую воду расходуют сразу, но она поддерживает стабильное давление. Солнечный коллектор подключают к общей схеме отопления или используют для хозяйственных нужд.

5

Заключение

Распределительная гребенка в собственном доме или квартире повышает ремонтопригодность системы и эффективность за счет правильного регулирования подачи теплоносителя. Автоматизация позволяет избежать ручного управления. В домах с большой площадью, многоэтажных без их применения сложно добиться хорошего и равномерного обогрева всех помещений.

Покупной коллектор стоит немало. Изготовление своими руками металлического требует применения сварочного аппарата и высокой квалификации рабочего. Создание распределительного узла из полипропиленовых труб – оптимальный вариант. Он обойдется значительно дешевле, не требует особого умения, к тому же можно выбрать конструкцию, наиболее подходящую для конкретной отопительной системы.

Коллектор из полипропилена | ЮНИТРЕЙД

Полипропилен прочно вошел в жизнь человека. Изделия из данного полимера обладают массой положительных характеристик, в частности, прочностью и долговечностью. Особую популярность материал завоевал в изготовлении труб и прочих элементов трубопроводов. Одним из самых полезных является коллектор из полипропилена, или в простонародье «гребенка».

Преимущества использования коллектора из полипропилена

Полипропиленовый коллектор используется в системе «теплый пол», которая на сегодня является одной из самых эффективных и экономичных среди систем отопления. В данной системе ранее использовалась металлическая гребенка. Она и сейчас присутствует на рынке, однако имеет множество недостатков, включая сложный монтаж, подверженность коррозии, а также довольно высокую цену. Полипропиленовый коллектор, придя на замену металлической гребенке, позволил значительно упростить процедуру монтажа контуров отопления. К основным преимуществам данного изделия относится:

• Сокращение время монтажа трубопровода на четверть, минимизация варочных работ и средств, которые необходимо было бы потратить на эти операции. Обычно для монтажа необходим лишь специальный паяльник для полипропиленовых труб, который можно купить за небольшие деньги или одолжить на время.
• Эстетичный вид коллектора, который удачно вписывается в общую систему полипропиленовых труб отопления.
• Широкая область использования. К примеру, полипропиленовый коллектор с отсеченными кранами, применяемый для отопления, позволяет регулировать давление в трубопроводе на любом участке (секторе), упрощает стравливание воздуха, регулирует напор и направление воды или другой жидкости в магистралях. Также значительно упрощается регулировка температуры в различных помещениях, поскольку все это можно делать из одной точки.
• Надежность и качество. Полипропилен является невероятно прочным материалом, который может прослужить не один десяток лет без коррозии и повреждений. Помимо этого, распределительный коллектор безопасен для человека, поскольку не выделяет вредных веществ, не ржавеет и химически стабилен в отношении любых агрессивных веществ.
• Возможность самостоятельного монтажа без вызова мастера. Достаточно иметь минимальные навыки работы с паяльным аппаратом, чтобы собрать коллектор из полипропилена своими руками. Вы можете создать свой уникальный коллектор, соблюдая элементарные нормы и правила.
• Низкая стоимость изделия. Полипропилен дешевле металла. Себестоимость гребенки из полипропилена будет гораздо ниже, чем аналогичное изделие из металла. ·
• Широкие возможности для мастера, как профессионала, так и любителя. Полипропиленовые трубы представлены большим ассортиментом размеров. Для коллекторов в основном используются трубы диаметром 20 мм и 40 мм. Преимуществ у коллекторов из полипропилена большое множество, а выбор между полимером и металлом очевиден. Современная промышленность предлагает широкий выбор коллекторов в зависимости от количества кранов (2-6 штук).

Как правильно выбирать готовый полипропиленовый коллектор

Если вы не желаете создавать собственный коллектор из полипропилена, то можно приобрести уже готовый продукт. При этом следует обратить внимание на следующие особенности:

• С какой целью будет использоваться коллектор – от этого будет зависеть, к примеру, диаметр, поскольку, чем больше труб, тем больший поток теплоносителя нужен.
• Какой тип системы отопления имеется в наличии или планируется установить.
• Какое количество помещений (и соответственно количество отводов) планируется обслуживать.

От правильного выбора коллектора зависит качество и долговечность эксплуатации отопительного оборудования.

Сборка коллектора своими руками

Несмотря на более низкую по сравнению с металлическим коллектором стоимость, полипропиленовый распределитель является достаточно дорогим изделием. Именно поэтому многие домашние мастера изготавливают коллектор самостоятельно, к тому же сегодня на рынке материалов предостаточно.

При выборе труб для корпуса гребенки нужно учитывать, что их диаметр должен быть в 3 раза больше диаметра труб контура.

Основные мероприятия по изготовлению гребенки заключаются в следующем:

• Измеряется расстояние между патрубком на выходе и входе контура.
• Из полипропиленовой трубы соответствующего диаметра вырезается отрезок нужной длины.
• С помощью паяльного оборудования устанавливаются патрубки для монтажа контура.

Все мероприятия нужно проводить по заранее составленному плану, поскольку полипропиленовые конструкции являются неразборными, то есть при неправильном монтаже как коллектора, так и самого отопления придется заменять все материалы. Соблюдение элементарных правил монтажа коллектора позволит обеспечить надлежащее и комфортное функционирование системы отопления в вашем доме. К тому же инженерная коммуникация, созданная своими руками, станет предметом гордости любого хозяина. И для достижения этих целей у полипропилена нет конкурентов.

Делаем солнечный коллектор из полипропилена

Существует огромное множество схем, как самому можно сделать солнечный коллектор. Одним автором был предложен вариант коллектора, в котором в качестве основного элемента (змеевика) будет использовать полипропилен. Отличие полипропилена от поликарбоната в том, что он имеет много продольных перемычек. Сотовый полипропилен активно используют при создании рекламных вывесок. Купить его можно там, где продают различные виды пластика и материал для рекламных кампаний. Не следует путать поликарбонат с полипропиленом.

По словам автора, мощность такого коллектора составила 530 Вт. Если в цифрах, то 20 литров воды было нагрето за один час с 24 градусов до 47-ми. Такие цифры достигаются при размере коллектора 2400х550мм. Если нужна более высокая производительность, то коллектор можно сделать больше по размерам или сделать их несколько, а потом соединить последовательно.

Коллектор не имеет собственной рамы, в качестве нее выступают стропила в крыше. Это позволяет быстро и просто установить коллектор. Однако в случае протекания коллектора вода будет попадать в дом, поэтому все нужно делать качественно.

Материалы и инструменты для изготовления:
— сотовый полипропилен;
— пенопласт;
— труба ABS диаметром 1 1/4″;
— клей 3M Scotch-Weld™ DP-8005;

— клеевой пистолет;
— дрель;
— тиски;
— циркулярка;
— фанера толщиной 5-10мм;
— полиэтиленовая пленка;
— черная краска.

Процесс изготовления:

Шаг первый. Подготовка заглушек и труб
Коллектор будет изготовлен впритык, поэтому процесс его сборки должен быть точный, что немного усложняет задачу. В заглушках нужно просверлить отверстия. Сюда затем устанавливаются наконечники для шлангов.

Далее нужно взять трубы и с помощью циркулярной пилы сделать в ней продольные разрезы. Ширина пропила должна быть такой, чтобы в нее можно было вставить лист сотового полипропилена. При этом листы должны входить в разрез с некоторым натяжением. Аналогичные пропилы нужно будет сделать и в заглушках.

После этого можно вставлять лист полипропилена в трубу и проверить, все ли сделано верно.

Шаг второй. Клейка коллектора
Процесс клейки коллектора начинается с обезжиривания склеиваемых материалов. Для этих целей используется ацетон. Работу нужно проводить быстро, поскольку клей быстро схватывается. В заключении клеем нужно будет тщательно промазать углы коллектора.

Теперь клей должен высохнуть, на это уйдет сутки. После засыхания коллектор нужно проверить на предмет герметичности, для этого в него нужно налить воду. Проще всего это сделать, подключив коллектор к садовому шлангу. Если будет обнаружена протечка, нужно высушить коллектор, обезжирить место протечки, нанести клей и затем снова дать ему высохнуть сутки. После того как протечки будут полностью устранены, можно начинать изготавливать корпус для коллектора.

Шаг третий. Делаем корпус коллектора
В качестве основы для коллектора используется лист фанеры подходящих размеров толщиной 5-10 мм. В первую очередь в фанере нужно просверлить отверстия, через которые будут выходить отводы коллектора. Для того чтобы обеспечить термоизоляцию, на фанеру нужно положить лист пенопласта толщиной не менее 2 см.

Чтобы коллектор мог лучше поглощать солнечное тепло, его поверхность нужно окрасить в черный цвет.

Шаг четвертый. Установка и тестирование коллектора
Этот коллектор не имеет собственной рамы, поскольку он устанавливается непосредственно между стропилами в крыше, они и служат его рамой. Впрочем, если коллектор будет устанавливаться в другом месте, для него можно изготовить раму из брусьев. Всю конструкцию потом можно закрыть прозрачной пленкой из полиэтилена, при этом КПД коллектора увеличится.

Тестируется коллектор следующим образом. Его нужно установить под углом, чтобы жидкость могла циркулировать через него естественным образом. Емкость с водой устанавливается выше по уровню к коллектору. Таким образом, холодная вода будет опускаться и заполнять коллектор, а нагреваясь, она будет вытесняться в емкость с водой. Помимо этого всасывающий шланг коллектора должен находиться на самом дне емкости, лишь в этом случае вода в емкости будет нагреваться целиком, а не только верхняя ее часть.

В заключении следует отметить, что при тестировании из коллектора нужно выгнать все пузырьки воздуха, в противном случае он будет работать не на всю мощность. Как можно отметить, собирается коллектор довольно быстро и просто при наличии всех необходимых материалов и инструментов. Существенным недостатком такого коллектора является то, что клей и клеевой пистолет для склеивания полипропилена стоит довольного много, поэтому изготовление такого коллектора несколько затратное.

Какие результаты показал коллектор при тестировании, можно увидеть на графике.

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

расчёт и установка распределительной гребенки

В случае когда предполагается разветвленная система отопления, включающая в себя теплые полы, радиаторы, нагрев воды для домашних нужд, специалисты рекомендуют устанавливать распределительный коллектор отопления. Чем сложнее способ обогрева дома, тем больше необходимо различных устройств для его корректной работы. Именно для этого нужен гидравлический коллекторный узел, который поможет собрать все механизмы воедино и наладить их совместную работу.

Для чего нужен коллектор

Базовые функции коллектора на отопление:

• Распределение теплоносителя для различных контуров;
• Возврат охлажденного обратного потока в нагреватель;
• Удаление из системы воздуха;
• Выравнивание давления;
• Очистка теплоносителя от ржавчины и накипи;
• Возможность отключать элементы контура;
• Аварийное отключение отопления.

Гидравлический узел незаменим в загородных домах, в которых несколько этажей и на каждом предусмотрен отдельный отопительный контур. Гидроколлектор устанавливается, например, в подвальном помещении и регулирует обеспечение жилого дома теплом в каждой комнате. Если понадобится ремонт на отдельном участке системы, то на гребенке отопления просто перекрывается нужный вентиль.

Вид и принцип работы коллектора на отопление

h3_2

По большому счету, коллектор на отопление – это металлическая двухтрубная гребенка, у которой множество выводов, чтобы подключить нужное устройство. Одна труба регулирует подачу теплоносителя, другая – сбор обратки.

Размер гребенки может варьироваться в зависимости от количества контуров. Большой плюс в том, что в случае чего, при необходимости распределительный коллектор отопления можно усовершенствовать, нарастить секции для выводов, подключить дополнительные трубы.

Совет! Чтобы иметь возможность модернизировать гидравлический узел своими руками, необходимо изначально отвести для него площадь с «запасом». Это также пригодится в случае ремонта системы. При проектировании нужно разрабатывать чертеж с учетом удобного доступа к гребенке.

Конструктивные особенности гребенки отопления

Устройство коллектора – это фактически две гребенки (подающая и обратная). Что может входить в его конструкцию:

• Непосредственно гребенки;
• Расходомеры;
• Термоголовки;
• Терхходовые клапана;
• Гидрострелка;
• Воздухоотводчик;
• Краны;
• Запорные вентили;
• Оцинкованные кронштейны.

В зависимости от сложности узла и количества контуров комплектация и устройство могут меняться. Основные детали – это распределительная гребенка системы отопления, вентили и краны. Могут пригодиться и расходомеры, принцип работы которых – визуальная регулировка расхода теплоносителя, особенно для систем, в которых несколько контуров.

Коллектор можно сконструировать своими руками, для чего понадобятся полипропиленовые детали (трубы, тройники и т.п.) и набор запорной арматуры, а также любое другое устройство на усмотрение хозяев жилья. Полипропиленовые трубы нужно спаять. Можно использовать простейшую гребенку из нержавейки с отводами на одной стороне. Однако следует понимать, что, на первый взгляд, простая конструкция может потребовать сложного ремонта через небольшой промежуток времени или полной замены, что повлечет крупные расходы.

Совет! Не стоит экономить на гребенке отопления, так как это основа узла, лучше выбрать многофункциональную гребенку и поставить заглушки на ненужные патрубки и выходы, чем бесконечно ремонтировать своими руками коллектор.

Расчет узла

Прежде чем составить чертеж узла, необходимо рассчитать количество отопительных контуров: радиаторных, теплого пола, нагрева воды для бытовых нужд. У каждого контура имеется подача и обратка теплоносителя, соответственно, рассчитывается схема с двумя гребенками и необходимым количествам патрубков входа и выхода.

Далее нужно сделать предварительный чертеж гребенки. Принцип расчета диаметра гребенки подразумевает использование общепринятой формулы (как пример используется 4-х контурный узел):

D0 = D1 + D2 + D3 + D4, где

D0 – диаметр трубы гребенки,

D1…4 – диаметры сечения отводящих патрубков.

Формула универсальна и при изготовлении коллектора своими руками.

Затем составляется окончательная схема узла, где точно указана каждая группа трубопровода и дополнительные устройства.

Коллектор для отопления желательно устанавливать в специальном шкафу. Назначение шкафа – скрыть узел, закрыть несанкционированный доступ и предоставить возможность декорировать помещение без препятствий.

Модель шкафа может быть наружной или встроенной. Исходя из составленного чертежа, нужно рассчитать ширину гребенки плюс размеры дополнительных устройств (гидравлический насос, гидрострелка и т.д.), затем определиться с высотой расположения гребенки – это будет минимальная высота шкафа. Обязательно нужно прибавить к полученным размерам до 50 см и выбирать шкаф согласно этим параметрам либо сделать его своими руками.

Выбор места и установка

Коллектор для комбинированной системы отопления нужно устанавливать в сухом месте, любое устройство в его комплектации имеет в составе металл и нельзя подвергать его опасности коррозии. Принцип работы узла – забор теплоносителя, распределение и сбор, поэтому логично монтировать коллектор для отопления рядом с котлом.

Стена, на которой будет установлен шкаф, должна быть выровнена, чтобы в дальнейшем не производились грязные работы по оштукатуриванию. Если планируется встроенный узел, то в стене необходимо заранее вырезать отверстие по размерам будущего шкафа и установить его. При монтаже наружного узла, в зависимости от вида шкафа, можно сначала установить гребенку и подвести к ней трубы контуров либо первично монтировать коробку и затем уже своими руками собирать коллектор.

Последовательность действий по установке узла своими руками:

1. Монтаж трубопровода;
2. Установка шкафа;
3. Сборка узла;
4. Проверка работы системы.

Для проведения дальнейших ремонтных работ узел необходимо закрыть, чтобы избежать попадания грязи на соединения.

Солнечная энергия с детьми | Руки на книгах

Я проводил эти солнечные эксперименты с детьми в начале 1990-х, когда мои дети учились в школе. Детям всегда было интересно. Я также сделал их частью моего урока деревообработки как «эксперимент дня» в течение 20 лет. В детском саду Монтессори, где я работал, мы использовали грелку для детей с солнечным обогревом. Сейчас гораздо больше солнечных батарей с детскими вещами. http://www.builditsolar.com/Projects/Educational/educational.htm

Извините, фотографий больше нет.В начале 1990-х не все носили камеры сотовых телефонов.

Этот пост включает:

• Солнечная безопасность
• Солнечные часы
• Солнечное поглощение
• Солнечное отопление воздуха, воды и пищи
• Солнечная плита для хот-догов (с тарифами)
• Фотоэлектрическое электричество
• Грелка для детей Solar (очень популярна у дошкольников)

Еще в 1970 году, благодаря каталогу Whole Earth, я обнаружил книгу Фаррингтона Дэниела Прямое использование энергии Солнца , которая была впервые опубликована в 1964 году.В нем не только рассказывается история солнечной энергии о водонагревателях и дистилляционных установках начала века, но и рассказывается, как делать солнечные печи, плиты и водонагреватели. Меня уже тогда волновало изменение климата, и оно захватило мое воображение. Я помню, как в июле сбегал в комиссионный магазин за зонтиком. Выстелил алюминиевой фольгой, отрубил ручку, сделал подставку для чашки и заварил чай. Сделал фокусирующий коллектор с линзой Френеля для нагрева воды.

Было здорово! Со временем я построил солнечный коллектор для пивной банки для своего магазина и сделал солнечный водонагреватель, покрасив старый резервуар для горячей воды в черный цвет.Мы купили дом с большими окнами, выходящими на юг, и, вероятно, получаем 20-25% тепла от солнца, просто открывая шторы. Если бы только бензин подешевел до 5 долларов за галлон. Я оставался, по крайней мере, периферийным интересом к солнечной энергии, но я начал замечать, что глаза моих друзей начинают тускнеть каждый раз, когда поднимается эта тема. Я чувствовал себя сумасшедшим дядей, который пошел на поводу у непрактичных схем.

Однажды утром я проснулся и понял, что говорил о солнечной энергии почти 15 лет и не особо с ней сделал.Я работал с детьми, которые занимались наукой и плотницкими работами, и мне пришло в голову, что они могут быть заинтересованы. По крайней мере, я смог сделать демонстрационный проект. Итак, я построил плиту для хот-догов на солнечных батареях. Не совсем практично, но детям это понравилось. Меня поразила их реакция: ни тусклых глаз, ни хихиканья по поводу непрактичности, только изумление и удивление, мои чувства по-прежнему. Короче говоря, реакция детей побудила меня сделать больше оборудования для демонстрации солнечной энергии, и в результате возникла двухчасовая презентация солнечной энергии для детского класса.
Я гарантирую, что эта демонстрация увлечет детей солнечной энергией.

Есть несколько направлений для дальнейших действий: объяснение зависимости тепловой энергии от электрической энергии, написание истории солнечной энергии, создание собственной солнечной печи или плиты, использование математики, чтобы выяснить, сколько солнечных элементов вам нужно будет поставить освещение в классах, изучение и использование низковольтного электричества или изготовление моделей лодок или автомобилей на солнечных батареях и многое другое.

Ниже приводится описание моего снаряжения в порядке представления, но сначала предупреждение:

Сила солнца может вызвать пожары.Коллекторы следует использовать только под непосредственным наблюдением хорошо осведомленных взрослых. Однажды я оставил свою солнечную плиту для хот-догов без присмотра под навесом, защищенную, как мне показалось, от солнечных лучей. Солнце опустилось низко в небо и пробралось под крышу и за конец коллектора. Фокусом стала деревянная балка на шесть футов выше коллектора. Я не думал, что это возможно, но это было, и если бы кто-нибудь не почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть.

Эксперименты
1.Солнечные часы
Закрепите их на столе, чтобы они не двигались. Внутри с выключенным светом проведите свет мимо солнечных часов, чтобы проиллюстрировать движение тени по мере движения солнца. Представляет концепцию, согласно которой солнце движется по южному небу зимой. Что делать: — Вне времени проверьте время, когда вы начнете, и дети вернутся и проверит его снова позже. — Скопируйте циферблат солнечных часов на бумагу, и дети смогут сделать свои собственные.

2. Черный цвет поглощает свет, белый — отражает.

Материалы:

• Два куска меди (подойдет любой металл), около шести дюймов в квадрате, один окрашен в черный цвет, другой — в белый.Если у вас возникли проблемы с поиском меди или латуни, алюминий или сталь также поймут суть.
• Цифровой термометр — это хорошо, но не обязательно.

Когда вы кладете их на солнце, дети легко чувствуют, насколько больше тепла поглощает черный, чем белый. Проверьте разницу температур с помощью термометра.

3. То же, что № 2, но с двумя двухфунтовыми банками из-под кофе, наполненными водой, одна из которых окрашена в черный цвет, а другая — в белый.
Сделать: -То же, что и # 2 выше

4.Эксперимент с подъемом горячей воды
Этот эксперимент показывает, что происходит внутри труб солнечного водонагревателя.

Материалы:

• Одна прозрачная пластиковая банка емкостью 1 галлон
• Банка с сердечками артишока на 4 унции: просверлите два отверстия в крышке и приклейте к ним два куска соломинки для питья так, чтобы они выступали на 1/4 дюйма над и под крышкой
• краситель пищевой

Порядок действий: Наполните большую банку холодной водой. Наполните маленькую банку горячей водой (конечно, на солнечной батарее), добавьте пищевой краситель в горячую воду, закройте крышку и поместите маленькую банку в большую.Цветная вода, будучи более горячей, занимает меньше места, чем такое же количество молекул холодной воды, и поднимается через соломинку из маленькой баночки к верхней части холодной воды в большой. Как дым, идущий из трубы.

5. Нагреватель картонной коробки
Материалы:

• мелкая картонная коробка с крышкой, примерно 12 ″ X 18 ″. Можно сделать почти коробку работать
• Черная матовая краска
• Кусок пластиковой пленки или тонкого плексигласа, 10 ″ X 16 ″
• Клейкая лента
• Термометр цифровой

Это нагреватель ящика.Сделайте отверстие в верхней части (крышке коробки) почти до краев. Закрепите пластиковый лист над этим отверстием изолентой. Покрасьте внутреннюю часть коробки в черный цвет. Свет будет проходить через пластик и поглощаться черной краской.

Чтобы сделать:

• Вставьте термометр в коробку.
• Насколько жарко? Моя приближается к 200 градусам F.
• Вырежьте небольшое отверстие в конце коробки и (ОСТОРОЖНО) воткните внутрь пальцами.
• Может ли окраска коробки увеличивать температуру внутри коробки?
• Как бы вы могли улучшить работу этого обогревателя?

6.Водонагреватель
Это комбинация экспериментов 2, 4 и 5. Подробную информацию о конструкции водонагревателя см. В книге Дэниела «Прямое использование энергии Солнца», глава 6 . Buit it solar имеет и невероятное количество DIY проектов от простых до сложных.

http://www.builditsolar.com/Projects/Educational/educational.htm

Описание: Рамка 2 x 4 дюйма с размером 1 ″ x 4 ″. Задняя часть — фанера 1/4 дюйма. Внутренняя часть коробки изолирована пенопластом 1/2 ″, окрашенным в черный цвет высокотемпературной плоской черной краской, и содержит каркас из медных трубок. Увидеть . Верх коробки покрыт прозрачным пластиком. Верх медной решетки соединен с верхом трехгаллонного пластикового ведра для краски. Дно решетки соединено с дном пластмассового ведра с краской. Вода течет по медной трубе, поднимаясь, накапливая тепло, в емкость для воды. Более холодная вода оседает на дно резервуара, а затем стекает на дно коллектора. Для чего: — Осторожно погрузите руку в воду. Здесь жарче, чем ты думаешь. — Ищите горячую воду там, где она выходит из шланга из медной трубы.Вы увидите, как он мерцает, как волны тепла, исходящие от горячего тротуара. — С помощью куска хирургической трубки и большого шприца введите немного воды с пищевым красителем в слив резервуара, который поступает обратно на дно коллектора. . — Измерьте разницу температур между верхней и нижней частью резервуара. — Как сделать так, чтобы водонагреватель работал лучше? — Прокомментируйте, как изобретения часто представляют собой комбинацию двух или трех идей, известных большинству людей, но соединенных умным и простым способом. В этом случае: черный поглощает тепло, горячая вода поднимается вверх, и ящик с прозрачной крышкой объединяются, чтобы стать водонагревателем.

7. Детский обогреватель с солнечным обогревом
Я сконструировал его для холодных осенних и весенних дней. Это действительно работает, и моим дошкольникам это нравится. Это просто большой обогреватель.

Материалы

• Большой картонный сушильный ящик
• Клейкая лента
• Черная матовая краска
• Кусок Visqueen 3 ″ X 4 ″

Инструкции: Вырежьте большое отверстие в боковой стенке сушильного ящика. Закройте это отверстие полиэтиленовой пленкой, заклейте края изолентой.В противоположной стороне от окна прорежьте небольшую дверь. Закрасьте коробку черным лицом к солнцу. Что нужно сделать: — Дети могут спрятаться в этом уютном помещении, чтобы согреться в холодные дни.

8. Маленькая солнечная печь (изготовить или купить)
Я купил маленькую картонную духовку (солнечное пятно) за 20 долларов. В книге Джозефа Радабо «Небесное пламя» есть хорошие планы. Вы можете купить более дорогие печи в компании Kansas Wind Power или Real Goods.

Что нужно сделать: -Я всегда делаю печенье (даже если оно маленькое) и кладу его в духовку, прежде чем мы начнем.После того, как печенье закончится, дети могут положить руки в духовку, чтобы ощутить силу солнца.

9. Солнечная плита для хот-догов (см. Планы ниже)
Это рама в форме параболы, на которой находится пластиковое зеркало. Парабола фокусирует солнечный свет на хот-дог и сожжет его, если хот-дог не вращать. Пластиковое зеркало (продается в стеклянных магазинах) работает намного лучше, чем алюминиевая фольга, и его легче чистить. Это довольно глупое устройство, которое я использовал в своем летнем классе, и оно определенно привлекает внимание.Что делать: — Попросите детей по два или три одновременно приложить руку к фокусной точке, если они хотят. Жарко. -Разрежьте хот-доги пополам и позвольте детям приготовить сами.

10. Зонт облицованный алюминиевой фольгой (псевдопараболический отражатель)
Материалы:

• старый зонт
• Алюминиевая фольга
• металлический стакан, окрашенный в черный цвет
• проволока отводная

Плоскогубцы

Отрежьте ручку зонта в точке фокусировки и сделайте проволочную подставку для черной чашки.Моему потребовалось около 15 минут, чтобы нагреть чашку воды. ВНИМАТЕЛЬНО быстро вставляйте и вынимайте руку из точки фокусировки, чтобы почувствовать тепло. Нагреть воду для чая или горячего шоколада

11. Варка для линз Френеля

Сила солнца может вызвать пожары. Коллекторы следует использовать только под непосредственным наблюдением хорошо осведомленных взрослых. Однажды я оставил свою солнечную плиту для хот-догов без присмотра под навесом, защищенную, как мне показалось, от солнечных лучей. Солнце опустилось низко в небо и пробралось под крышу и за конец коллектора. Фокусом стала деревянная балка на шесть футов выше коллектора. Я не думал, что это возможно, но это было, и если бы кто-нибудь не почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть.

Материалы:

• 1 X 6 Доска обрезная
• Примерно 18 квадратных футов пластикового зеркала
• подставка для кастрюли
• a Сковорода окрашенная в черный цвет

Сделал это из планов VITA. Он имеет диаметр около 4 футов и имеет четыре ступеньки, каждая шириной 6 1/2 дюймов, нацеленных на точку фокусировки.Он нагревает литр воды почти до кипения за 15-20 минут. Что нужно сделать: — Нагреть воду для чая или горячего шоколада — приготовить суп или рис — Направить коллектор на солнце, чтобы фокус оставался на готовом предмете

12. Солнечные элементы
Это старая 30-ваттная панель ARCO, подключенная через вольт и амперметр к двухскоростному вентилятору с резиновыми лопастями. Что нужно сделать: — Это хорошая демонстрация, чтобы научить, что блокировка солнца блокирует энергию. Люди часто встают перед ячейками и спрашивают, почему они не работают.- У меня был набор строительных досок (https://www.youtube.com/watch?v=jKvfMxHUtS0), и я позволил детям построить дом, а затем настроить «кондиционер» с помощью небольшого вентилятора с резиновыми лопастями. — Подключите другое электрическое устройство, насос, двигатель или освещение.

13. Гонка против солнечных батарей с использованием старого военного излишка ручного генератора
Эта машина выдает около 50 ватт, но ее трудно удерживать долго. Что нужно сделать: -Дети проверяют, сколько ватт они могут произвести, и сравнивают свою мощность с мощностью солнечных элементов.

14. Книги, журналы и планы

• Прямое использование энергии Солнца
• Пламя Небес
• Библия на 12 В для лодок
• Популярная наука о солнечных батареях и электростанциях
• Планы солнечной печи из пивных банок
• Прочее разное из моего солнечного файла

Вот как я сделал свою презентацию:

Устанавливаю все мое оборудование на улице на солнце в том порядке, в котором оно должно быть представлено. Поставить тесто для печенья в солнечную печь.

Идите в класс с плитой для хот-догов, солнечными часами и двумя медными пластинами. Я поговорю с ними 5-10 минут и постараюсь осветить следующие вопросы:

Использование солнечной энергии не новость
Пуэбло коренных американцев
Греки, Архимед поджигают корабли
Дистилляция воды в Южной Америке 1890-е годы
Бельевая веревка; и солнце входит в окно, выходящее на юг.
Энергия солнца очень сильна, 1000 Вт / квадратный ярд.
Виды энергии; уголь, газ, гидроэнергетика и ядерная энергия загрязняют окружающую среду, солнечная энергия используется только в производственном процессе
Будет иметь важное значение в будущем, в течение их жизни из-за парникового эффекта
Многие виды использования солнечной энергии очень просты
Основываясь на фактах, черный цвет поглощает тепло и белый отражает это

Безопасность:
— Остерегайтесь горячей воды, она горячая
— Точки фокусировки горячие, тщательно проверьте
Я демонстрирую использование солнечных часов, выключая свет в классе и перемещая свет мимо солнечные часы. Дети могут видеть движение тени.

Снаружи Я объясняю каждую демонстрацию по порядку, задавая вопросы после каждой.

После того, как мы проработали все демонстрации, у них дается полчаса или около того, чтобы все проверить самостоятельно.

Достаем печенье из духовки и разносим.

Затем у нас есть гонка между солнечными элементами и ручным генератором. Это включает в себя краткое объяснение того, что вольт X ампер = ватт.

Тогда внутрь для вопросов и ответов.Это лучшая часть, и дети не перестают удивлять меня своими вопросами и живым интересом.
Главная — Обзоры — Покупка — О Джеке — Ссылки — Часто задаваемые вопросы — Мастер-классы — Сделай сам —

Как построить солнечную печь для хот-догов
(см. Фото вверху страницы)

У вас когда-нибудь возникало горячее желание построить плиту для хот-догов на солнечных батареях и жарить хот-дог только с помощью солнечного тепла? Возможно нет. Тем не менее, их не так сложно построить, и я гарантирую, что вы будете первым в своем квартале, у кого он появится. В качестве бонуса ваша популярность среди соседских детей повысится на несколько ступеней.

Хотя любой может построить этот проект, вам нужно будет определиться, если вам неудобно пользоваться лобзиком, ручной пилой, дрелью, угольником и рулеткой. Это будет стоить около 40 долларов. Вот список инструментов и материалов, которые вам понадобятся вместе с пошаговыми инструкциями:

Материалы
— фанера 30 ″ X 40 ″ X 3/8 ″ или 1/2 ″ для сторон плиты
— 30 ″ X 1 ″ X 4 ″ для прокладок между сторонами фанеры
— 6 футов размером 1 ″ X 2 ″ Для подставок для хот-догов и подставок для посуды
— пластиковое зеркало толщиной 6 ″ X 44 ″ X 1/8 ″ для поверхности отражателя.Доступно в магазинах стекла.
— 20 шурупов для крепления листового металла размером 1 1/8 ″ для крепления сторон фанеры к распоркам
— винты 24 3/4 ″ X # 6 для крепления зеркала к сторонам из фанеры
— 2 болта с квадратным подголовком 1 1/2 ″ X 1/4 ″ с барашковыми гайками для удержания угловых опорных рычагов.
— картон 18 ″ X 40 ″ для построения параболы.
— краска тоже подходит

Инструменты
— Рулетка
— Ручной электрический лобзик
— Отвертки
— рашпиль и наждачная бумага
— обрамляющий квадрат
— малый рубанок
— хорошие темные солнцезащитные очки для использования во время готовки

ВНИМАНИЕ, ВНИМАНИЕ: СИЛА СОЛНЦА МОЖЕТ ЗАПУСТИТЬ ПОЖАРЫ.ДАННЫЙ КОЛЛЕКТОР ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ПОД НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ НАБЛЮДЕНИЕМ СОЗНАННЫХ ВЗРОСЛЫХ. Однажды я оставил свою плиту для хот-догов под навесом под навесом, защищенную, как я думал, от солнечных лучей. Солнце садилось низко в небо и пробиралось под крышу над плитой. Фокусом стала деревянная балка в шести футах над плитой. Я не думал, что это возможно, и если бы рядом не было кого-то, кто почувствовал запах дыма, здание могло бы сгореть. Хороший способ — накрыть плиту, когда она не используется.Тогда он не сможет ничего загореться.

ИНСТРУКЦИИ
1. Сначала сделайте две стороны плиты. Нарисуйте и вырежьте параболу (рисунок №1) на куске картона. Перенесите эту форму на фанеру, как показано на чертеже компоновки фанеры №2. Две параболы составляют одну сторону.
2. Выпилить лобзиком по параболе, обозначенной на фанере. Поскольку лобзиком трудно вырезать плавную кривую, эта кривая в конечном итоге будет немного неровной. Разгладьте его блочным рубанком или рашпилем.Чем точнее парабола, тем лучше будет работать ваша плита.
3. Обведите готовую параболу на второй стороне конфорки. Вторую сторону вырежьте и разгладьте так же, как первую.
4. Отрежьте пять кусков размером 1 ″ X 4 ″ каждая по 5 1/4 ″ и закрепите их между двумя сторонами плиты, как показано на рисунке №3. Убедитесь, что концы распорок квадратные. Примечание. Длина прокладки плюс двойная толщина фанеры должна равняться ширине зеркала (6 дюймов). Если вы используете более толстую фанеру или нашли пластиковое зеркало шириной более 6 дюймов, отрегулируйте длину распорки соответствующим образом.
5. После того, как стороны плиты будут соединены вместе, надежно прикрепите зеркало к кромке фанерной параболы с помощью винтов 3/4 ″ X # 6. Тщательно просверлите зеркало из оргстекла так, чтобы отверстия были больше шурупов, чтобы зеркало не треснуло.
6. Сделайте две вертикальные ручки, чтобы держать хот-доги. Используйте 17 ″ длиной 1 ″ X 2 ″. Отшлифуйте края и закруглите углы. Закрепите их в центре скороварки прямо вверх. Используйте саморезы для листового металла.
7. Сделайте две опоры для плиты. Отрежьте две 16 ″ 1 X 2 ‘s.Направьте конец и просверлите регулировочные отверстия, как показано на рисунке №3. Скруглите углы и зашлифуйте края. прикрепите к верхним распоркам посередине болтами с квадратным подголовком 1/4 ″, шайбами ​​и барашковыми гайками. Эти решетки будут поддерживать плиту, когда она наклонена к солнцу.
8. Немного краски, и все готово. Теперь о тонкой настройке и о том, как использовать ваш коллектор.

Используйте
Вынесите свой коллектор на улицу в яркий солнечный день (они не работают в пасмурные дни) и направьте его на солнце. Просто для удовольствия засуньте руку в место, где будет хот-дог.Вы удивитесь, насколько жарко, и быстро вытащите руку.
Вот как найти самое горячее место для хот-догов: направив коллектор на солнце, поднесите кусок картона примерно туда, где должны были бы идти хот-доги. Спуститесь на землю и посмотрите на нижнюю часть картона, и вы увидите яркое пятно. Перемещайте картон вверх и вниз, чтобы яркое пятно стало больше или меньше. Отметьте место на держателях для шампуров, где яркое пятно шириной примерно в ширину хот-дога.Просверлите отверстие на этой высоте в каждой стойке. Это для вертела.

Теперь вы готовы к тесту. Поместите хот-дог на шпажку между стойками. Направьте коллектор на солнце и отрегулируйте опоры (при необходимости), чтобы коллектор не опрокинулся. На приготовление хот-дога потребуется время, это не так быстро, как на костре. Поверните хот-дог, чтобы он не пригорел, и поверните коллектор, чтобы он следил за солнцем. Посмотрите снизу вверх и убедитесь, что яркое пятно фокусируется на дне хот-догов. Шампур может быть немного высоким или низким. Отрегулируйте, просверлив больше отверстий выше и / или ниже. Поэкспериментируйте, чтобы увидеть, что работает лучше всего.
Удачи, будьте осторожны и помните, что хот-доги, приготовленные на солнечных батареях, действительно вкуснее!

Copyright (c) 2007 Джек Макки, все права защищены

Солнечный водонагреватель — мероприятие

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 9 (9-11)

Требуемое время: 4 часа

Четыре 60-минутных периода в течение четырех дней

Расходные материалы на группу: 10 долларов США.00

Размер группы: 3

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Алгебра, Физические науки, Физика, Решение задач

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Студенческие команды проектируют и создают солнечные водонагревательные устройства, имитирующие те, которые используются в жилых домах, для улавливания энергии в форме солнечного излучения и преобразования ее в тепловую энергию. Затем эта тепловая энергия передается воде (для использования в качестве горячей воды) в виде тепла. При этом учащиеся лучше понимают три различных типа теплопередачи, каждый из которых играет роль в конструкции солнечного водонагревателя. После создания модельных устройств учащиеся проводят расчеты эффективности и сравнивают конструкции. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Многие современные инженеры сосредотачивают свои усилия на том, как включить альтернативные формы энергии в наши дома и здания в качестве замены сжиганию ископаемого топлива, которое оказывает вредное воздействие на нашу окружающую среду.Один из способов — использовать излучение нашего солнца, преобразовывая его в тепловую энергию для выработки электричества, нагрева воды и приготовления пищи.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Укажите места в солнечном водонагревателе, в которых используется каждый тип теплопередачи.
• Объясните, почему солнечная энергия является хорошей альтернативой сжиганию природного газа.
• Объясните, как инженерные концепции этого дизайн-проекта могут быть применены для решения реальных проблем.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты имеют иерархическую структуру: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS
HS-PS3-3.Спроектируйте, создайте и доработайте устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую. (9–12 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Щелкните, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Общие концепции
Спроектируйте, оцените и / или доработайте решение сложной реальной проблемы, основываясь на научных знаниях, источниках доказательств, созданных студентами, приоритетных критериях и компромиссных решениях. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	В макроскопическом масштабе энергия проявляется множеством способов, таких как движение, звук, свет и тепловая энергия. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Хотя энергия не может быть уничтожена, ее можно преобразовать в менее полезные формы, например, в тепловую энергию в окружающей среде. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Критерии и ограничения также включают удовлетворение любых требований, установленных обществом, таких как учет вопросов снижения риска, и они должны быть количественно определены, насколько это возможно, и сформулированы таким образом, чтобы можно было определить, соответствует ли им данный проект. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Энергия не может быть создана или уничтожена — она ​​только перемещается между одним местом и другим местом, между объектами и / или полями или между системами. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Современная цивилизация зависит от основных технологических систем. Инженеры постоянно модифицируют эти технологические системы, применяя научные знания и методы инженерного проектирования для увеличения выгод при одновременном снижении затрат и рисков. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

• Используйте единицы как способ понять проблемы и направить решение многоэтапных проблем; последовательно выбирать и интерпретировать единицы в формулах; выберите и интерпретируйте масштаб и начало координат на графиках и дисплеях данных.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Студенты разовьют понимание атрибутов дизайна.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Согласование технологических процессов с естественными процессами максимизирует производительность и снижает негативное воздействие на окружающую среду. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Прототип — это рабочая модель, используемая для проверки концепции проекта путем реальных наблюдений и необходимых корректировок.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Колорадо — математика

• Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Используйте единицы как способ понять проблемы и направить решение многоэтапных проблем. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо — наука

• Сбор, анализ и интерпретация данных о химических и физических свойствах элементов, таких как плотность, точка плавления, точка кипения и проводимость. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Оценить эффективность преобразования энергии при различных преобразованиях энергии. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимы следующие предметы для изготовления резервуара для хранения нагретой воды:

• Емкость для воды, вмещающая не менее 1 литра (. 22 галлона), например, пластиковый контейнер (легче разрезать) или банка для кофе
• Картонная коробка такого размера, что она примерно на 2,5 см больше, чем емкость для воды со всех сторон
• Изоляционный материал (например, пенопласт, хлопок или мятые газеты)
• 2 фута (61 см) пластиковой трубки (внутренний диаметр 3/8 дюйма, внешний диаметр ½ дюйма)

Каждой группе необходимы следующие предметы для изготовления солнечного коллектора:

• Картонная коробка с прозрачной крышкой (коробка глубиной 4 дюйма, ~ 12 x 12 дюймов или 30 x 30 см) с прозрачной крышкой (размер которой соответствует размеру площади коробки) из жесткого прозрачного пластика, сарановой пленки или другой тонкой и прозрачный пластиковый материал) или одноразовый противень, 9 дюймов x 13 дюймов x 2 дюйма глубиной (23 x 33 x 5 см), который поставляется с установленной прозрачной пластиковой крышкой
• Изоляционный материал (например, пенопласт, хлопок или мятые газеты)
• Кусок картона такого же размера, как площадь пола картонной коробки или противня
• Мягкая медная трубка 3 фута (91 см) (внешний диаметр 3/8 дюйма; продается в хозяйственных магазинах)

Каждой группе необходимо:

• Секундомер (или часы или таймер для отслеживания хода времени до 20 минут)
• 4 стакана из пенополистирола (любого размера, но подходящего размера, поэтому его легко удвоить для изоляции)
• Рабочий лист проектирования и анализа солнечного водонагревателя, по одному на команду

На долю всего класса:

• Ножницы для резки пластика и картона
• Упаковочная или изолента и степлер для изготовления / модификации картонных коробок
• Сверло (по желанию), чтобы проделать отверстие в металлической емкости; сверло размером с отверстие для пластиковой трубки
• Водостойкий клей, например эпоксидный или клей гориллы
• Алюминиевая фольга для облицовки внутренних стен и основания солнечного коллектора
• Черная аэрозольная краска
• Нить или шпагат для крепления к гибкой медной трубе для облегчения измерения
• Инструмент для гибки медных трубок (см. Рисунок 4; если он недоступен, попросите учащихся использовать жесткую цилиндрическую поверхность для сгибания трубки)
• Нож для резки медных труб (см. Рисунок 4; недорогой и продается в хозяйственных магазинах) или ножовка (разрезы не такие чистые)
• Молоток (опция) для устранения перегибов в медных трубках
• Кувшин для выноса воды за пределы
• мерный стакан 1 л

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_housing_lesson01_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной программы

Пассивная солнечная конструкция

Студенты знакомятся с пассивным солнечным дизайном для зданий — подходом, который использует энергию солнца и окружающий климат для обеспечения естественного обогрева и охлаждения. Они узнают о некоторых недостатках традиционных систем отопления и охлаждения и о том, как инженеры внедряют пассивные солнечные батареи…

Не в сети

Студенты изучают и обсуждают преимущества и недостатки возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Они также узнают об электросети нашей страны и о том, что значит для жилого дома быть «вне сети».

Да светит солнце!

Учащиеся узнают, как солнце можно использовать для получения энергии.Они узнают о пассивном солнечном обогреве, освещении и приготовлении пищи, а также о технологиях активной солнечной инженерии (таких как фотоэлектрические батареи и концентрирующие зеркала), которые генерируют электричество.

Солнечная энергия: когда и где лучше?

Учащиеся вычисляют количество солнечной энергии, доступной в данном месте и в определенное время суток на Земле.Они узнают о важности определения поступающей солнечной энергии для солнечных устройств.

Предварительные знания

Учащиеся должны иметь общее представление о трех типах теплопередачи (теплопроводность, конвекция, излучение), которые обсуждаются в соответствующем уроке.Студенты должны одновременно изучать Алгебру 1, чтобы выполнить расчеты рабочего листа.

Введение / Мотивация

Когда вы запрыгиваете в горячий душ, вы, вероятно, не думаете о процессе, через который прошла вода до того, как вышла из насадки для душа. Точно так же вы можете не учитывать газ или электричество, которые использовались для приготовления ужина. Сегодня в домах большинство методов, используемых для нагрева воды, обогрева или охлаждения вашей гостиной или приготовления пищи, включают сжигание ископаемого топлива (обычно природного газа или нефти), что не только стоит денег, но и имеет ограниченные возможности. поставки, но способствует выбросу парниковых газов в нашу атмосферу.Так как же решить эту проблему или хотя бы улучшить ее? Ответ прямо над нами — солнце. Фактически, уже более 10 000 домов в США используют только энергию, генерируемую солнечным излучением.

Как мы можем использовать энергию солнца, чтобы заменить энергию, которую мы обычно получаем при сжигании ископаемого топлива? Один из способов — использовать так называемый фотоэлектрический элемент (который находится в солнечных батареях) для выработки электричества из тепловой энергии солнца. Этот метод становится все более популярным, поскольку становится более доступным. Другой способ — использовать солнечное устройство для нагрева воды, которое преобразует излучение солнца в тепловую энергию, которая передается воде. Этот метод часто работает в сочетании с обычным водонагревателем дома, чтобы минимизировать затраты на нагрев воды и уменьшить воздействие на окружающую среду. Хотя солнечные водонагревательные устройства могут быть чрезвычайно дорогими, их базовая конструкция достаточно проста, чтобы их можно было сделать из обычных материалов, которые можно найти в хозяйственных магазинах. Поскольку наши запасы энергии на ископаемом топливе сокращаются и становятся более дорогостоящими, все больше домов полагаются на солнечные водонагреватели как на способ перехода к использованию более чистого источника энергии.Это один из способов создания более энергоэффективного жилья.

Если вы хотите создать экологически чистый дом, будет разумной идеей создать устройство, которое может извлекать солнечную энергию из солнца и преобразовывать ее в тепловую энергию для нагрева воды для использования по всему дому. Поскольку до 25% счета за электроэнергию в типичном доме идет на нагрев воды, домовладельцы могут экономить деньги каждый год, используя солнечный свет, а не электричество или природный газ. Фактически, даже система, установка которой стоит 7000 долларов, окупится менее чем за пять лет! Подумайте о последствиях, если бы устройства солнечной энергии были встроены в большее количество домов в нашем мире.

Процедура

Фон

Как работают солнечные водонагревательные системы : Солнечные водонагреватели работают за счет комбинации двух частей — накопительного бака и коллектора. Бак для хранения представляет собой хорошо изолированный контейнер, в котором хранится циркулирующая вода. Вода поступает в солнечный коллектор, который обычно находится на крыше. Коллектор состоит либо из длинной спиральной медной трубы, по которой течет вода (Пример A), либо из ряда параллельных труб, по которым течет вода (перпендикулярно) (Пример B). Излучение энергия солнца поглощается коллектором и проходит через трубу через проводимость . После того, как вода прошла через коллектор и поглотила тепло, она возвращается в резервуар для хранения и повышает температуру оставшейся воды за счет конвекции . Этот процесс повторяется до тех пор, пока вода в баке не станет достаточно горячей, чтобы ее можно было использовать в качестве горячей воды (для душа и ванны). Солнечные водонагреватели обычно работают вместе с системой нагрева воды, работающей на электричестве или газе, которая срабатывает, если только солнечный водонагреватель не может удовлетворить спрос.

Причины использования определенных материалов: Медная труба и дно коллектора окрашены в черный цвет для улучшения их способности поглощать тепловую энергию. Черный отражает наименьшее количество излучения (около 3%) любого цвета и поэтому поглощает почти всю энергию излучения, которому он подвергается.

Из-за ее высокой теплопроводности в коллекторе выгодно использовать медь. Помимо того, что медь относительно недорогая и легкодоступная, она является одним из лучших проводников тепла, поэтому она быстрее и эффективнее передает тепло воде.

Солнечный коллектор закрыт стеклянной или защитной прозрачной крышкой для улавливания излучаемого тепла внутри, что обеспечивает максимальный нагрев проходящей воды. Фольга по бокам отражает больше лучистой энергии в поглощающие компоненты коллектора.

Практичность солнечного нагрева воды: Метод солнечного нагрева воды не работает эффективно ночью или когда солнечный свет заблокирован. По этой причине для системы водонагревателя по-прежнему требуется дополнительный обогреватель в доме.Кроме того, солнечные водонагреватели наиболее эффективно работают в климате с обильным солнечным светом круглый год и чистым небом. Хотя солнечный водонагреватель не устраняет необходимость во вспомогательном водонагревателе, он значительно снижает затраты на коммунальные услуги за счет прямого сокращения потребления электроэнергии или газа. Самые распространенные водонагреватели в домах сегодня работают на электричестве и природном газе. Обратите внимание: хотя может показаться, что использование электричества не наносит вреда окружающей среде, в первую очередь необходимо учитывать метод, используемый для выработки электроэнергии (обычно путем сжигания угля или других ископаемых видов топлива на электростанции).

Удельная теплоемкость воды: Удельная теплоемкость воды — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 грамма (1 мл) воды на один градус Цельсия. Для воды это значение:

.

Теплопередача в системе : мы можем измерить солнечную энергию, поглощаемую системой, путем измерения притока тепла воды. Мы связываем эти два слова:

, где Q _{получил} относится к теплу, полученному водой, а Q _{потерял} относится к количеству тепла, потерянному в окружающую среду (равному солнечной энергии, поглощаемой системой от солнца).

Для расчета количества тепла, выделяемого водой, воспользуемся уравнением:

Где m — масса воды в граммах, C _w — удельная теплоемкость воды (указанная ранее), а ∆T — изменение температуры воды в ^o C или K.

Пример: Учитывая массу воды в 1 кг, циркулирующую через теплообменник, начальную температуру 23 ^o C и конечную температуру 25,5 ^o C, рассчитайте теплопередачу от теплообменника к воде.Предположим адиабатическую систему.

График работы : Студенческие команды проектируют, создают и тестируют свои собственные солнечные водонагреватели в соответствии со следующими этапами деятельности.

• День 1 (60 минут) проектирование и изготовление резервуаров (резервуаров) для воды
• День 2 и 3: (120 минут) проектировать и создавать солнечные коллекторы и прикреплять их к резервуарам для воды
• День 4 (60 минут) Тестирование и оценка солнечных водонагревателей на улице в солнечный день

До операции

• Попросите учащихся принести любые принадлежности, которые можно легко найти дома (например, пластиковые или металлические емкости для воды, картонные коробки, изоляционные материалы, пластиковые крышки, сарановую пленку, алюминиевую фольгу, часы, чашки из пенополистирола и т. Д.).
• Соберите материалы.
• Приготовьте образцы солнечных водонагревателей для демонстрации учащимся. Это могут быть фотографии, или заранее изготовленный учителем солнечный водонагреватель, или старые ученические образцы, или настоящий солнечный водонагреватель в разобранном виде.
• Сделайте копии рабочего листа по проектированию и анализу солнечного водонагревателя, по одному на группу.

День 1: Проектирование / изготовление контейнеров для воды (60 минут)

Выполните следующие действия в течение дня 1:

1. Разделите класс на группы по два-три ученика в каждой.
2. Раздайте каждой группе копию четырехстраничного рабочего листа по проектированию и анализу солнечного водонагревателя.
3. Объясните, как может работать готовый продукт, и покажите примеры.
4. Поручите студенческим командам спроектировать свой водонагреватель с учетом ограничений предоставленных материалов (см. Часть 1 на рабочем листе). По мере того, как они проходят этот этап, при необходимости предоставляйте им рекомендации и предложения, которые помогут им.
5. Попросите учащихся собрать материалы.
6. Попросите учащихся создать свой резервуар для хранения воды (резервуар) в соответствии с процедурой части 1, описанной ниже.

Часть 1: Конструкция емкости для хранения воды

1. 1. Используйте картон, ножницы и прочную ленту, чтобы сделать коробку для емкости с водой, или используйте / модифицируйте существующую коробку нужного / аналогичного размера. Оставьте не менее 2,5 см с каждой стороны для изоляции (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Создайте коробку вокруг резервуара для воды, оставив место для изоляционных материалов. Авторское право

Авторские права © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

2. Вырежьте или просверлите отверстие, которое соответствует диаметру ½-дюймовой пластиковой трубки у дна емкости для воды.
3. Вставьте емкость в коробку и прорежьте в ней отверстие того же диаметра, что и пластиковая трубка, в точке, где совпадает отверстие емкости для воды.
4. Вставьте пластиковую трубку в отверстие в коробке и емкости для воды (см. Рисунок 2). Закройте все зазоры вокруг трубки водостойким клеем, чтобы предотвратить утечку.

Рисунок 2.(слева) Вырежьте отверстие около дна резервуара для воды, чтобы разместить пластиковую трубку, и протяните трубку через отверстие в коробке на той же высоте. (справа) Заполните зазор между резервуаром для воды и стенками коробки изоляционными материалами. Авторское право

Copyright © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

5. Заполните пространство между коробкой и емкостью для воды изоляционным материалом (см. Рисунок 2).

День 2 и 3: Проектирование / строительство солнечных коллекторов (120 минут)

Выполните следующие действия в течение 2 и 3 дней:

1. Попросите студенческие команды спроектировать и построить солнечный коллектор, как описано в процедуре части 2 ниже.
2. Предложите им использовать одну из двух предоставленных конструкций медных трубок (описанных в примерах A и B) или создать свои собственные. Создание коллектора с длинной спиральной медной трубой, по которой течет вода (Пример A), работает в коллекторе из картонной коробки. Для создания коллектора с рядом параллельных труб, по которым вода течет перпендикулярно (пример B), требуется водонепроницаемый контейнер, такой как одноразовый противень с установленной прозрачной крышкой.
3. В процессе проектирования предложите учащимся найти способ согнуть медную трубку (вокруг чего-то круглого) и объяснить, почему использование только рук не работает (описано ниже).
4. Окончательная сборка. Попросите учащихся прикрепить емкости для воды к коллекторам в соответствии с процедурой части 3, описанной ниже.

Часть 2: Конструкция коллектора

1. Используйте картон, чтобы создать коробку (или использовать / изменить существующую коробку) глубиной около 4 дюймов, которая соответствует размеру вашей прозрачной пластиковой обложки. При таком подходе вода течет по медным трубкам, поэтому нет необходимости в водонепроницаемом коллекторе (подойдет картонная коробка).
2. Выложите внутренние стенки коробки алюминиевой фольгой блестящей стороной наружу (см. Рисунок 3).

Рис. 3. (слева) Выровняйте внутренние стенки коробки солнечного коллектора алюминиевой фольгой блестящей стороной наружу. (справа) Подготовьте основание ящика для коллектора с помощью куска картона, покрытого фольгой и покрашенного в черный цвет, и поместите его поверх нижнего слоя изоляции внутри коллектора. Авторское право

Copyright © Landon B. Gennetten, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

3. Выложите на дно коробки примерно 2,5 см изоляционного материала.
4. Отрежьте кусок картона по размеру дна коробки. Накройте его алюминиевой фольгой и покрасьте в черный цвет, затем поместите на изолирующий пол коробки (см. Рисунок 3).
5. Поручите студенческим командам определить конструкцию катушки. Два примера, A и B, описаны ниже: медь изогнута кривыми, а медь — прямыми. Или студенческие команды могут создавать свои собственные проекты.
6. Направляйте учеников, как они измеряют, сгибают и разрезают мягкие медные трубки, предназначенные для их команды. Поделитесь следующими советами, которые помогут им работать с медью:

• Измерение медных трубок : Медные трубки обычно входят в змеевик (см. Рисунок 4). Чтобы точно измерить его длину, используйте отрезанный кусок веревки (например, 12 дюймов) в качестве гибкой линейки. Обмотайте его лентой вдоль гибкой трубы, как показано на Рисунке 4.
• Сгибание медной трубки : Чтобы согнуть трубку, используйте медный гибочный инструмент (см. Рис. 4) или жесткую изогнутую поверхность с желаемым радиусом.Чтобы сделать прямые части, используйте гибочный станок, чтобы удалить небольшой изгиб спиральной меди. Примечание: медь нельзя согнуть, просто используя силу руки, потому что вы не получите желаемый радиус, и вы, вероятно, перегибаете трубку. Если труба перекручена, вы можете частично исправить ее, придав ей форму.
• Обрезка медных трубок : Используйте резак для медных труб (показан на рис. 4) или ножовку.

Рисунок 4. Измерение, гибка и резка медных труб.авторское право

Авторское право © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

Конструкция змеевика — Пример A:

7. Для одного подхода к проектированию согните медную трубку в непрерывную S-образную форму. На рисунке 5 показан пример с размерами; измените размеры и форму в соответствии с предпочтениями команды разработчиков.
8. Покрасьте медную трубку в черный цвет с помощью аэрозольной краски.
9. Вырежьте в коробке два отверстия, совместимых с точками выхода медных трубок.
10. Вставьте медную трубку в коробку и закрепите ее клеем (см. Рисунок 5).

Рис. 5. (слева) На примере чертежа показаны габаритные характеристики компоновки изогнутых медных трубок для примера конструкции A. (справа) Вставьте изогнутую и окрашенную медную трубку в коллектор так, чтобы трубка выходила из отверстий с обеих сторон box.copyright

Авторские права © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

11. Закройте коробку крышкой из пластикового листа и закройте края.

Конструкция змеевика — пример B

7. Для другого подхода к дизайну отрежьте три или четыре 8-дюймовых (20,3 см) куска выпрямленных медных трубок и приклейте их к дну одноразовой формы для выпечки. Покрасьте всю нижнюю часть в черный цвет (см. Рисунок 6). При таком подходе вода течет по трубкам, поэтому коллектор должен быть водонепроницаемым.
8. Вырежьте отверстия на обеих более коротких сторонах формы для выпечки (см. Рисунок 6). Диаметр отверстий должен совпадать с диаметром медной трубки.
9. Вставьте две короткие прямые медные трубки (длиной от ½ дюйма до 1 дюйма или от 2,5 до 5 см), выходящие из каждого отверстия в поддоне (см. Рисунок 6).
10. Закройте и закройте коробку прозрачной крышкой.

Рис. 6. (слева) Вырежьте отверстия на боковой стороне формы для выпечки, размер которых соответствует медной трубке. (в центре) Приклейте выкрашенные в черный цвет куски выпрямленных медных трубок к дну формы для выпечки. (справа) Чтобы соединить форму для выпечки с резервуаром, используйте короткие отрезки медных трубок, вставленные в отверстия сбоку формы для выпечки.авторское право

Авторское право © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

Часть 3: Сборка системы

Присоедините пластиковую трубку к концу медной трубки. Закройте соединение водонепроницаемым клеем (готовый продукт см. На рис. 7).

Рисунки 7. Готовы к тестированию! Две конструкции готовых солнечных водонагревателей с подключенными баком и солнечными коллекторами, примеры A (слева) и B (справа).авторское право

Авторское право © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

День 4: Проверка солнечных водонагревателей (60 минут)

Выполните следующие действия в течение дня 4:

1. В солнечный день (это нормально, если холодно, но должно быть солнечно) выведите класс на улицу, чтобы протестировать их модели солнечных водонагревателей. Принесите таймеры, рабочие листы, кувшин с водой, мерный стаканчик и чашки из пенополистирола.
2. Попросите учащихся организовать свои команды и распределить роли (циркуляция воды в системе [сбор и выливание], таймер, измерение температуры, запись измерений и т. Д.).
3. Попросите учащихся выполнить шаги экспериментальной процедуры тестирования, описанные в рабочем листе.
4. После того, как все группы записали свои данные, верните класс внутрь.
5. Попросите учащихся выполнить этапы расчетов и оценки рабочего листа. Поощряйте их работать в команде и обсуждать каждый вопрос, прежде чем согласовать свой ответ.
6. После того, как учащиеся заполнили все четыре страницы рабочего листа, проведите обсуждение в классе, чтобы проанализировать свои выводы и изучить идеи изменения дизайна (улучшения).Для получения дополнительной информации см. Оценку после активности в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

адиабатический: происходит без увеличения или уменьшения тепла, например, процесс, в котором тепло не передается между системой и ее окружением.

горение: процесс преобразования топлива в тепло.

проводимость: передача тепла через вещество за счет прямого контакта атомов или молекул.

конвекция: передача тепла путем циркуляции газа (например, воздуха) или жидкости (например, воды).

ископаемое топливо: источники энергии на основе углерода, такие как уголь, нефть и природный газ. Это не возобновляемые источники энергии.

теплопередача: поток тепла от одного вещества к другому. Тепло всегда переходит от более высокой температуры к более низкой температуре.

Изоляция: материал с низкой теплопроводностью, используемый для уменьшения потерь тепла.

модель: (существительное) Стандарт или образец для имитации, сравнения или анализа. (глагол) Смоделировать, создать или сконструировать что-то, чтобы помочь визуализировать или узнать о чем-то еще (как о продукте, процессе или системе), что нельзя напрямую наблюдать или экспериментировать, часто в меньшем масштабе.

излучение: тепло, излучаемое в форме лучей или волн (например, лучей солнца).

возобновляемая энергия: энергия, генерируемая из неограниченных, быстро восполняемых или возобновляемых естественным образом ресурсов, таких как энергия ветра или солнца.

солнечная энергия: энергия, полученная от солнца в форме солнечного излучения.

Удельная теплоемкость: количество тепла, которое должно быть добавлено или удалено из единицы массы этого вещества, чтобы изменить его температуру на один градус.

теплопроводность: мера способности твердого вещества или жидкости передавать тепло.

тепловая энергия: кинетическая энергия, обусловленная движением частиц и атомов в веществе.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопрос / ответ : Напишите на доске следующую информацию. Спросите студентов и обсудите в классе:

авторское право

Авторское право © Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере.

• Глядя на эту таблицу значений электропроводности для определенных металлов, в чем причина выбора медных трубок для нагревательного устройства? (Ответ: он имеет самое высокое значение проводимости и, следовательно, быстрее всего передает тепло.)
• Зачем нужна изоляция резервуара для воды? (Ответ: Чтобы предотвратить передачу тепла из резервуара обратно в атмосферу [повысить эффективность, добиться оптимизации].)
• Какой смысл красить медную трубку в нагревателе в черный цвет? (Ответ: Черный цвет поглощает больше солнечной энергии, чем любой другой цвет, отражая только 3% падающего на него солнечного света. Используя черный цвет, мы помогаем воде поглощать больше тепла.)

Обсуждение: перед началом упражнения проведите в классе обсуждение критериев, которые могут быть важны при проектировании солнечного водонагревателя, и побудите учащихся расставить приоритеты по ограничениям.

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист : попросите студенческие команды использовать и заполнить рабочий лист; просмотрите их ответы, чтобы оценить их владение предметом.

Оценка пост-активности

Групповое обсуждение : Спросите учащихся и обсудите их в классе и / или в группах:

• Могут ли быть соблюдены все три типа теплопередачи в готовом продукте? Если да, то где? (Ответ: Да, система поглощает тепло за счет излучения солнца, затем тепло передается по медным трубам в воду, а теплая вода передает свое тепло более холодной воде в резервуаре за счет конвекции.)
• Каковы плюсы и минусы использования этого типа системы отопления для нагрева воды в вашем доме? (Возможные ответы: Плюсы — используется возобновляемый источник энергии, сокращается использование энергии из источников ископаемого топлива, сокращается выброс вредных химических побочных продуктов в окружающую среду и снижается стоимость вашего счета за коммунальные услуги. Минусы — невозможно собрать солнечную энергию во время ночью и в периоды, когда облачный покров закрывает солнце, что в некоторых местах бывает большую часть года; требует предварительной оплаты для установки системы; не может полностью заменить другой тип системы.)

Инженерные вопросы по изменению дизайна : Попросите учащихся подумать о конструкции своего водонагревателя. Что сработало? Что не сработало? Что послужило причиной того, как вы построили свой водонагреватель? Не могли бы вы построить его лучше? Что, если бы у вас было неограниченное количество материалов или другие временные ограничения? Попросите учащихся подумать о компромиссах, связанных с их дизайном. Если позволяет время или для домашнего задания, попросите учащихся сделать наброски или написать описание изменений дизайна, которые они хотели бы внести, и почему.

Советы по устранению неполадок

Если у вас возникли проблемы с изгибом медной трубки, попробуйте использовать жесткую направляющую с большим радиусом, например, прочную цилиндрическую трубу или другой подходящий предмет, найденный в школе. Иногда полезно иметь дополнительную трубку, которая служит более длинным рычагом, за который нужно тянуть при сгибании меди (для увеличения прилагаемого крутящего момента).

Если ваша медная трубка перекручена, вытолкните ее молотком о твердую поверхность, а затем снова распрямите.

Расширения деятельности

Попросите учащихся придумать несколько способов повышения общей эффективности их устройств на основе их наблюдений и отсутствия ограничений по материалам.

Попросите учащихся улучшить свой дизайн, изменив его, используя новый материал или заменив материал (если возможно).

Масштабирование активности

• Для младших школьников, вместо того, чтобы строить водонагреватель, принесите какой-нибудь теплообменник и позвольте им измерить его теплопередачу.
• Для более продвинутых учеников включите в водонагреватель простую насосную систему (например, небольшой аквариумный насос), чтобы вода могла циркулировать сама по себе, как в крупномасштабной системе водяного отопления.

использованная литература

Куртус, Рон. Способы передачи тепла — успех в физике. Отредактировано 26 мая 2006 г. ООО «Школа чемпионов». www.school-for-champions.com/science/heat_transfer.htm По состоянию на 6 февраля 2008 г.

Список теплопроводностей. Википедия. Обновлено 2 февраля 2008 г. en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity#List_of_thermal_conductivities По состоянию на 6 февраля 2008 г.

Солнечная энергия. Округ Монтгомери, Мэриленд, Департамент охраны окружающей среды. www.montgomerycountymd.gov/dectmpl.asp?url=/content/dep/energy/CleanEnergySolar.asp По состоянию на 5 февраля 2008 г.

Солнечная горячая вода. Википедия. Последнее изменение 5 февраля 2008 г.www.wikipedia.org По состоянию на 6 февраля 2008 г.

Другая связанная информация

Это мероприятие было выбрано для включения в обзор и аннотирование коллекции электронной библиотеки Сети по климатической грамотности и энергетике (CLEAN). CLEAN, программа NSF National Science Digital Library (NSDL) Pathway, ищет образцовые цифровые ресурсы, которые относятся к ключевым концепциям климата и энергетики, являются научно надежными и актуальными и легко доступны в Интернете.Основное внимание уделяется активной учебной деятельности с прочной педагогической опорой для 6–16 классов. Этот ресурс прошел тщательную экспертную оценку в рамках отбора для включения в сборник в апреле 2011 года. Полный обзор см. На сайте cleanet.org/resources/41891.html

Авторские права

© 2007 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Лэндон Б.Геннеттен; Лорен Купер; Малинда Шефер Зарске; Дениз В. Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U. S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 января 2021 г.

Ecosun Pool Heaters

Как мы все знаем, часто существует разница между номинальной и реальной производительностью.Приведем знакомый пример: из-за множества факторов пробег вашего семейного автомобиля может резко отличаться от того, что показывают результаты испытаний на топливную эффективность EPA.

То же самое и с солнечными коллекторами, особенно с солнечными коллекторами, разработанными специально для подогрева бассейнов. Такие «низкотемпературные» солнечные коллекторы обычно не имеют остекления или изоляции, чтобы изолировать их проходы для жидкости, поглощающей энергию, от внешнего воздуха. В результате их тепловой КПД может быстро ухудшаться при понижении температуры воздуха или увеличении скорости ветра.

Это снижение эффективности не отражается в мгновенных значениях термических характеристик, которые обычно используются на рынке для сравнения солнечных коллекторов. Эти мгновенные значения, представленные в виде единого числа в британских тепловых единицах на квадратный фут поверхности коллектора, предполагают скорость ветра всего 3,5 мили в час.

Однако по мере увеличения скорости ветра различия в форме коллектора солнечного обогрева бассейна и конфигурации поверхности могут иметь огромное влияние на фактические, реальные тепловые характеристики.Вот почему:

Когда воздух движется по любой поверхности, он сталкивается с трением. Это трение вызывает образование слоя медленно движущегося воздуха у поверхности. Этот пограничный слой медленно движущегося воздуха действует как изолирующий барьер, снижая скорость конвективного теплообмена между теплой поверхностью и более холодным воздухом, движущимся над ней. Шероховатые поверхности способствуют образованию пограничных слоев; гладкие поверхности нет.

Это объясняет, почему, при прочих равных условиях, неглазурованный солнечный коллектор для обогрева бассейна с гладкой плоской поверхностью будет иметь тенденцию работать хуже, чем плоский коллектор с неровной поверхностью при умеренном и сильном ветре, даже если два коллектора могут иметь одинаковые рейтинги тепловых характеристик.

Однако хуже всего являются системы коллектора со свободными трубами и трубами, которые последовательно соединены водопроводом, которые позволяют воздуху свободно течь по всей окружности трубок или труб. Любой моряк или пилот скажет вам, что воздух, проходящий мимо гладкой выпуклой изогнутой поверхности, ускоряется. Это явление называется эффектом Бернулли.

Эффект Бернулли резко увеличивает скорость потери тепла, испытываемую солнечным коллектором со свободной трубкой или последовательной трубкой, когда окружающий воздух холоднее, чем вода, циркулирующая по каналам коллектора для жидкости. Эти типы солнечных коллекторов, как правило, становятся намного менее эффективными в ветреную погоду, чем коллекторы с «плоскими пластинами» сопоставимого качества.

Проходы для жидкости в солнечном коллекторе Ecosun® экструдируются с помощью полипропиленовой ленты в промежутках между каждой трубкой, так что воздух не может свободно циркулировать вокруг отдельных трубок. Кроме того, внешняя поверхность каждого параллельного прохода для жидкости Ecosun® имеет бороздки, создавая неровную поверхность с небольшими выступами, которые способствуют образованию пограничного слоя при увеличении скорости ветра, препятствуя конвективному охлаждению.(Между прочим, канавка также увеличивает жесткость трубок для прохода жидкости; дополнительная масса материала также улучшает устойчивость коллектора к замерзанию.)

Создайте простой солнечный обогреватель из листа пластика

Вопреки тому, что вы думаете, солнечные отопительные установки не должны быть сложными и дорогими, чтобы выполнять свою работу. Мы доказали это себе не так давно, когда оборудовали дом — старый глинобитный дом, расположенный высоко (8000 футов) в горах на севере Нью-Мексико — простой, но очень эффективной системой солнечного отопления за 25 долларов.

Когда мы его взяли, дом был ничем иным, как незавершенным сквозняком, площадью 750 квадратных футов, в котором было много окон и стен с эквивалентной изоляцией менее дюйма из стекловолокна. Не совсем то, что вы бы назвали уютным убежищем, в котором можно было бы выдержать 19-градусную зиму Новой Мексики!

К счастью, крыша здания была изолирована шестидюймовым стекловолокном … но пол — как и стены — не имел теплоизоляции, и нам сказали, что зимой, предшествовавшей нашему приезду, жители дома потратили 60 долларов на человека. месяц для пропана, чтобы сохранить тепло.

Это был весь стимул, который нам понадобился, чтобы начать поиск способов повышения эффективности отопления жилища. Итак, мы некоторое время обдумывали ситуацию . .. и в конце концов решили [1] установить дровяную печь и [2] установить большой солнечный коллектор для южной стены здания. (Поскольку мы снимали, а не покупали, это место, мы чувствовали, что для нас нецелесообразно тратить деньги на изоляцию всего здания … даже при том, что это решило бы лучшую часть проблемы с отоплением. .)

Сборка коллектора оказалась легкой. Все, что мы сделали, это [A] приклеили лист черного пластика к внешней стороне южной стены, [B] построили каркас 9 ‘X 14’ из досок размером 1 «X 6», покрыли внешнюю сторону этого каркаса см. — через пластик толщиной 4 мил (мы поместили несколько реек между шестернями, чтобы помочь пластику выдерживать сильные горные ветры), и [D] крепим этот каркас, похожий на стену, сбоку от дома, прямо поверх черного пластика.

Как вы можете видеть на прилагаемой диаграмме, мы также вырезали два вентиляционных отверстия размером 12 на 15 дюймов в стене возле потолка и квадратное отверстие 24 дюйма в стене возле пола и разместили двери поверх всех трех отверстий. (Эти отверстия выводят коллектор в дом, но не наружу.)

Таким образом, всякий раз, когда Оле Соль освещает нашу скромную обитель, и нам нужно немного дополнительного тепла, все, что нам нужно сделать, это открыть люки, сесть обратно, и пусть коллектор (с помощью естественной конвекции) сделает свою работу. Прохладный домашний воздух поступает в коллектор через 24-дюймовое отверстие в нижней части стены … поднимается, поскольку он нагревается солнечными лучами … и выходит обратно в дом через одно из двух верхних вентиляционных отверстий (которые расположены в двух разные комнаты) с достаточной силой, чтобы развеять несколько лент.ТА ДА! Пассивное солнечное тепло!

Прелесть этой конструкции в том, что она проста (нет дорогих насосов, дифференциальных термостатов, медных трубок и т. Д.), Но она работает. Единственный недостаток установки в том, что она не согревает нас очень долго … потому что ночью тепло проходит сквозь наши глинобитные стены. (Единственное средство от этого, конечно, изоляция. )

Тем не менее, мы с гордостью сообщаем, что наш солнечный обогреватель теперь обеспечивает нас одной третью всех британских тепловых единиц, которые мы потребляем для отопления помещений, что — с точки зрения пропан — около 20 долларов в месяц.Следовательно, вы можете подсчитать, что срок окупаемости всей нашей системы составляет около пяти недель … это совсем не то, что от пяти до десяти лет, которые требуется большинству солнечных отопительных установок, чтобы окупить себя.

Это правда, что мы могли бы повысить эффективность и долговечность коллектора, используя стекло вместо пластика … но это было бы — для нашего бюджета — слишком дорого. Пластик нам подходит (а когда его нужно заменить, новый лист должен стоить всего около 5 долларов).

Мы нашли это забавным и полезным — для нас самих И для всей планеты — экспериментом. Настолько, что мы уже работаем над строительством собственного дома с солнечным обогревом!

онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров.

PDH Engineering.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей роте

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что этот подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P. E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «

Мехди Рахими, П. Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее визуальное представление

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П. Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

Предоставлено фактических случаев »

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Очень полезен документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «.

Тест потребовал исследований в

документ но ответов были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать, где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

единиц CE «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П. E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация . «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P. E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

в хорошем состоянии «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна »

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефону.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую . «

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса по этике в Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без глупостей. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полное

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P. E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

одночасовое PDH в

один час «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для просмотра содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал . «

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об EE для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, требующий

улучшений.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат . «

Марлен Делейни, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по номеру

многие различные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо путешествовать. «

Hector Guerrero, P.E.

Грузия

DIY Солнечный водонагреватель: полное руководство

Примечание. Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что мы можем получить небольшую комиссию за совершенные покупки бесплатно для вас.

Солнечный свет — чрезвычайно эффективный водонагреватель, и если вы когда-нибудь оставляли свой садовый шланг на лужайке в жаркий солнечный день, то вы определенно чувствовали, как горячая вода выходит на другом конце.

Тем не менее, солнечные системы горячего водоснабжения в прошлом часто были склонны к сбоям, неэффективны и негерметичны, но, к счастью, отрасль росла и развивалась.

Сегодня у потребителей есть выбор между сверхэффективными, профессионально установленными коллекторами, а также менее дорогостоящими солнечными водонагревателями, которые делают самостоятельно.

Бонус в том, что вам не нужно жертвовать удобством обычной системы горячего водоснабжения при установке солнечной системы отопления. Они просто предназначены для подключения к обычным электрическим или газовым водонагревателям.

Таким образом, вы можете наслаждаться удобством, преимуществами и экономией обоих вариантов. В следующем руководстве мы рассмотрим варианты самостоятельного использования солнечных водонагревателей и объясним, почему вам стоит их рассмотреть.

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечный водонагреватель работает за счет поглощения света. В конечном итоге свет поглощается коллектором, установленным на крыше, и в конечном итоге преобразует солнечный свет в тепло.

Это тепло затем передается в резервуар для воды с помощью циркуляционного насоса.Тогда обмен запускается регулятором, но только тогда, когда коллектор горячее, чем вода в баке.

Это предотвращает ненужное потребление электроэнергии циркуляционным насосом . Это также предотвращает перегрев. В полдень, летом, когда небо безоблачно, эффективность коллектива достигает максимума.

Кроме того, они также хорошо себя чувствуют, когда коллекторы обращены на юг. Когда солнечного света недостаточно, вода предварительно нагревается, и срабатывает резервная система, которая доводит воду до требуемой температуры.

Система в конечном итоге используется для производства горячей воды постоянной температуры в течение всего года без выбросов CO2. Вы обнаружите, что солнечные водонагреватели обычно описываются в зависимости от типа соединителя и циркуляционной системы, которую они используют.

Работают ли солнечные водонагреватели зимой или осенью?

Многие люди, которые раньше не использовали солнечные водонагревательные системы, часто задаются вопросом, можно ли их использовать ночью, зимой и осенью.

Как и все в жизни, есть свои достоинства и недостатки. Давайте подробнее рассмотрим, как работает ваша солнечная водонагревательная система зимой и осенью.

Даже при низких температурах на улице зимой это не должно повлиять на работу солнечного водонагревателя. Это связано с тем, что при хорошей теплоизоляции солнце все еще может нагревать воду даже в зимние месяцы.

Это связано с тем, что резервуар для горячей воды нагревается за счет солнечной энергии, которая проходит через стекло и нагревает помещения, даже если наружная температура значительно ниже нуля.

Следовательно, хорошая изоляция может обеспечить лишь небольшие потери тепла.

Однако рассеянный солнечный свет, который часто бывает в пасмурные дни, снижает тепловую мощность большинства солнечных водонагревателей. Таким образом, не существует специальной технологии, позволяющей отводить больше тепла от солнечных лучей к коллектору.

Однако, вы можете увеличить количество света, попадающего в нужную область , используя зеркала, такие как вогнутые, чтобы можно было оптимизировать несколько часов прямого солнечного света.

Однако в конечном итоге качество изоляции и количество тепла, которое может удерживаться в системе без потери окружающей среды, — все это факторы, которые играют роль в том, как ваш солнечный водонагреватель будет работать в эти холодные месяцы.

Реальность такова, что солнечных водонагревателей не вырабатывают столько горячей воды зимой . Тем не менее, солнечные водонагревательные системы, которые устанавливаются зимой, будут иметь защиту от замерзания, и тогда снег растает с вашего солнечного водонагревательного коллектора, прежде чем он соскользнет с вашей крыши.

Солнечная система водяного отопления может быть эффективной благодаря достаточной изоляции.

Итак, в конечном итоге, как мы упоминали ранее, технология радиаторных жидкостей будет применяться в более холодные дни.

В системе используется радиатор с жидким катализатором, который нагревается солнечной энергией и затем перекачивается в резервуар теплообмена. Резервуар теплообменника обменивается теплом жидкости с водой в резервуаре для хранения.

Жидкость радиатора следует проверять перед зимними месяцами.Следовательно, вакуумные лампы , производимые некоторыми мелкими производителями, могут быть низкого качества и приводить к низкому тепловому КПД производства горячей воды.

С другой стороны, если установка антифриза слабая, то она ослабляет изоляционный эффект, делая его неэффективным. Следовательно, ему будет трудно поддерживать горячую воду в тепле. Также, если трубопровод промерзнет, ​​циркуляция горячей воды не будет плавной или нагрета лишь частично.

В конечном итоге, если у вас будет хорошая изоляция, солнечный свет сможет хорошо нагреть воду в системе солнечного водонагревателя.

Когда дело доходит до температуры ниже точки замерзания, вы должны помнить, что солнечные водонагреватели не разработаны и не предназначены для полной замены вашего водонагревателя. Типичный солнечный водонагреватель сможет нагреть от 60 до 80% воды, которую вы используете в течение года.

Таким образом, с апреля по сентябрь почти вся горячая вода будет подогреваться солнечными батареями. Зимой, однако, процент вашей горячей воды будет примерно от 10 до 20% из-за более коротких дней и из-за более слабого солнца в декабре.

Таким образом, 99% солнечных водонагревателей, установленных в США, подключены к резервному традиционному водонагревателю, и ваши потребности в воде будут удовлетворяться даже в более холодные месяцы, такие как январь.

Что вам нужно, чтобы сделать свой собственный солнечный водонагреватель

Вот инструменты, которые вам понадобятся, чтобы сделать свой собственный солнечный водонагреватель:

Дрель и сверла

Регулируемый сверлильный станок работает лучше всего. Выберите тот, который подходит для дерева, пластика и металла.

Сверла Forstner

Это оборудование используется для сверления отверстий в металле и пластике. Его также можно использовать для сверления отверстий в резервуарах для хранения, а также отверстий для входных и выходных труб и т. Д.

Набор отверток

Вам понадобится набор отверток с различными типами отверток, например, медленный, звездообразный, крестообразный и т. д. Отвертка быстрая и удобная в использовании с электродрелью.

Зажимы под прямым углом

Необязательно; тем не менее, они очень полезны для облегчения углов 90 ° без необходимости держать все вместе руками.

Пила

Когда дело доходит до выбора пилы, подойдет простая, работающая с деревом и металлом, в качестве альтернативы, чтобы упростить задачу, вы можете выбрать циркулярную электрическую пилу при резке металла и / или вставить желаемый угол.

Ножницы для металлических листов

Предназначены для резки листового металла, например алюминия.

Резак для медных труб

Используется для резки медных труб. При использовании резака для труб возьмитесь за медную трубку и зажмите резак вокруг трубы, которую хотите разрезать.

После этого вращайте резак вокруг трубы, слегка затягивая ручку на каждом обороте, чтобы увеличить давление отрезного круга на трубу. Вы можете обнаружить заусенцы на кромке среза трубы после того, как сделаете надрез, и чтобы удалить это, вам понадобится небольшой напильник или инструмент для заусенцев.

Кисти

Малярные кисти будут использоваться для добавления краски на медные трубы, внутренние стенки коллектора, а также на пластину абсорбера. Будьте готовы к этому шагу, потому что вам может потребоваться больше слоев, прежде чем будет покрыт весь абсорбер.

Горелка и паяльное оборудование

Используется для спайки медных трубок вместе. Он включает в себя горелку и паяльное оборудование, включая его флюс для паяльной пасты.

Пистолет для силикона

Он будет использоваться для герметизации солнечного коллектора. Применяется между металлическим профилем, деревом, а также солнечным стеклом и т. Д.

Оборудование для сварки труб PP – R

Обозначает случайный сополимер полипропилена, который является наиболее надежным в установках водоснабжения и сантехники.Они также используются организациями здравоохранения из-за химических свойств и сварки плавлением. Чтобы трубы расплавились, необходимо тепло.

Инструмент для гибки медных труб

Инструмент для гибки медных труб используется, если медные трубки в солнечных коллекторах сделаны с одной медной трубой. Затем медная труба изгибается в форме меандра.

Ножницы

При работе с трубами PP-R вам понадобятся специальные ножницы, которые используются для резки труб.

Стандартные инструменты

Потребуется набор инструментов из вашего стандартного арсенала инструментов, включая металлические и пластиковые молотки, измерительное оборудование, счетчики, скальпель, гаечный ключ, а также различные типы зажимов и т. Д.

Защитное оборудование

Используется на всех этапах, особенно при резке металла дисковой пилой и работе с сверлами, баннерами и т. Д.

Материалы, которые вам понадобятся для создания солнечного водонагревателя, включают:

• Обработанные деревянные доски
• Прозрачное покровное стекло
• Алюминиевый лист
• Алюминиевый L-профиль
• Алюминиевая фольга
• Медные трубки
• Изоляционный материал
• Бочки для хранения горячей воды
• Матовая краска для стекла
• Силикон
• Винты по дереву и металлу
• Обратный клапан
• Различные типы переходников, резиновых уплотнений и клапанов
• Резьба al paper
• PP-R трубы
• Лента и полиэтиленовая пленка

Этапы изготовления солнечного водонагревателя

Шаг 1

Первым шагом к созданию солнечного водонагревателя является его проектирование и изготовление деревянный каркас для солнечного бака. Одна сторона коробки должна быть наклонена, чтобы остекление могло лучше освещаться солнцем.

Шаг 2

На этом этапе вам нужно построить стены или боковые стороны корпуса обогревателя из фанеры. Внутренняя часть коробки должна быть покрыта такими материалами, как пенопласт, алюминий или изоляция из стекловолокна.

Step 3

Здесь вам нужно выяснить, где будет проложена сантехника, прежде чем строить коробку обогревателя. Также необходимо знать, где будет располагаться обозначенное отверстие для входящей воды и выходных труб.

Также помните, как он будет подключен к системе отопления и водопроводу.

Step 4

Чтобы сделать ваш самодельный солнечный обогреватель более эффективным, вам необходимо изолировать трубы, чтобы уменьшить потери тепла и энергии.

Шаг 5

Последний шаг — закрыть коробку. На этом этапе есть несколько вариантов, которые эффективны для остекления, например стекловолокно, закаленное стекло и акрил.

В конечном счете, основная идея состоит в том, чтобы увеличить количество солнечного тепла через крышку и одновременно уменьшить потери тепла.Закаленное стекло — довольно популярный вариант из-за идеальных для этого характеристик.

Шаг 6

Этот шаг включает определение эффективности системы и проработку этих деталей. Если вы используете старый электрический обогреватель, вам необходимо снять внешнюю оболочку и изоляцию и избавиться от старой трубопроводной арматуры, а также проверить внутреннюю часть на наличие отложений.

При необходимости очистите бак. Чтобы увеличить поглощение тепла, необходимо покрасить резервуар в черный цвет.

На этом этапе вам также необходимо установить трубопроводную арматуру, сливной клапан и клапан сброса давления.

Герметизируйте все открытые поверхности, пропустив силикон вдоль стыков и соединений, установите соединители для концентрации солнечного света, включая изоляцию или ставни наверху для защиты от потери тепла, и ваш домашний солнечный водонагреватель готов к использованию.

Как установить солнечный водонагреватель «сделай сам»?

По сути, вы будете циркулировать воду, нагретую солнечными батареями, по непрерывному водопроводу, идущему от установленных на крыше панелей до теплообменника.

Это можно сделать с помощью насоса и снова обратно к панелям. Теплообменник в основном представляет собой резервуар в резервуаре, который передает тепла циркулирующей воды примерно 140 ° F в охлаждающий резервуар подачи, окружающий его.

Фитинги, вставленные в этот резервуар, позволяют установить его на линии между городским источником воды или колодцем, из которого питается ваш дом, и трубой подачи холодной воды к вашему электрическому или газовому водонагревателю.

Тем не менее, мы рекомендуем, если вы мало разбираетесь в сантехнике, то вам следует в основном получить совет от сантехника или даже нанять профессионального сантехника, который выполнит установку за вас.Это гарантирует, что все будет сделано правильно.

Могу ли я подключить солнечный водонагреватель к своему водонагревателю?

Да, действительно можно подключить солнечный водонагреватель к резервуару для горячей воды. По сути, вам необходимо настроить такую ​​систему для пополнения вашей горячей воды путем направления холодной воды из бака водонагревателя.

Он лучше всего работает в умеренном климате, потому что тепло обязательно должно исходить от труб, когда на улице холодно.

Могу ли я подключить солнечный водонагреватель к моей системе центрального отопления?

Да, солнечные водонагревательные системы используют солнечное излучение для нагрева воды в панели, которая часто находится на крыше, которая, в свою очередь, обеспечивает тепло в виде горячей воды или может быть подключена к системе центрального отопления. .

В конечном итоге он будет вырабатывать электричество, которое можно использовать для питания солнечного нагревательного насоса.

Заключение

Солнечные водонагревательные системы — один из лучших способов снизить затраты на энергию, связанную с нагревом воды. Это особенно важно при использовании электричества для нагрева воды дома, что является одним из самых дорогих способов сделать это.

Когда вы используете солнечную энергию, энергия солнца используется для нагрева воды, которая накапливается в резервуаре с горячей водой и потребляется зимой.Однако в конечном итоге это один из лучших способов сократить количество денег, которые вы тратите на счета за электроэнергию, и снизить углеродный след на Земле.

Похожие сообщения:

Создайте свой собственный солнечный тепловой коллектор с плоской панелью: 8 шагов (с изображениями)

1. Используйте точный нож, чтобы разрезать гофрированный пластиковый лист до размеров 22 x 90 дюймов. При продольной резке не забудьте прорезать один канал по всей длине.

2. Отрежьте трубу из АБС-пластика на две части по 20 штук каждая.Длина 25 дюймов. Убедитесь, что при установке крышки на любой конец общая длина составляет 22 дюйма. Я выбрал эту ширину, чтобы она поместилась между стропилами крыши моего чердака.

3. Просверлите отверстие 3/4 дюйма сбоку двух крышек из АБС-пластика. Это будет проще, если предварительно просверлить сверло меньшего размера и постепенно увеличивать его размер.

4. Увеличьте отверстия грубым круглый напильник, пока вы не сможете просто продеть соски.У меня не было метчика нужной резьбы, поэтому я планировал просто приклеить соски на место.

5. Просверлите полукруглую выемку диаметром 3/4 в конце каждой трубки из АБС-пластика. Проще всего зажать их в тисках встык. В качестве альтернативы вы можете просверлить это отверстие в трубке из АБС-пластика перед тем, как разрезать ее, а затем просто прорезать центр отверстия, чтобы сделать надрезы. Эти выемки подходят вокруг конца ниппеля, когда крышки из АБС на месте.

6. Используя настольную пилу с упором, осторожно проделайте паз по всей длине каждой трубки из АБС-пластика. Полученное поперечное сечение должно иметь вид буквы «С».Трубка из АБС-пластика имеет тенденцию сжиматься во время резки, так что, когда вы закончите, ширина паза будет меньше ширины вашего пильного диска. Пропустите каждую трубу через пилу второй раз, чтобы срезать рез и получить одинаковую ширину.

7. Повторите процесс прорезания пазов с крышками из АБС-пластика, помня, в каком направлении вы хотите, чтобы ниппели указывали, когда панель полностью собрана.

8. Выполните сухую сборку, собрав трубки, крышки и ниппели из АБС-пластика. Возможно, вам придется немного вырезать выемку, чтобы прорезь в трубке совпала с прорезью в крышке.

9. Повторите установку всухую на конце гофрированного пластикового листа. Разделите АБС по мере необходимости, чтобы везде было удобно.

10. После того, как все будет хорошо подогнано, повторите сборку, нанося силиконовый клей на все сопрягаемые поверхности перед сборкой и нанося полоску силикона на все швы после сборки.

11. Повторите то же самое для другого конца гофрированного пластика.

12. Дайте высохнуть не менее 24 часов.

13. После высыхания разрежьте садовый шланг пополам и прижмите обрезанные концы к ниппелям.