Солнечный коллектор из пивных банок за 7 шагов

Для начала мы собрали пустые банки, из которых составим панели солнечных батарей. Надо мыть банки сразу, как только они начинают распространять запахи. Внимание! Банки, как правило, сделаны из алюминия, но есть также некоторые из железа. Банки могут быть проверены с помощью магнита.

В днище каждой баночки вставляется пробойник (или гвоздь) и делаются аккуратные отверстия, хотя можно и просверлить дрелью. Затем вставляется суппорт и искажается в соответствии с рисунком.

Вместо этого, Вы можете использовать специальные инструменты или большие крестовые отвертки.
Верхняя часть банки режется ножницами и изгибается так, чтобы получился «плавник». Его миссия заключается в содействии турбулентному потоку воздуха, чтобы собрать как можно больше тепла от нагретой стенки банки. (Просьба соблюдать технологию!) Всё это необходимо сделать до склеивания банок.

На какие характеристики селективных покрытий нужно ориентироваться?

Мерилом эффективности селективного покрытия является:

• Коэффициент поглощения солнечной энергии(α)
• Относительная излучающая способность (ε)
• Отношение способности поглощения к излучению

Начнем с самого простого и доступного селективного покрытия: краски.

Мягкие и твердые покрытия

В настоящее время существует два разных вида покрытия стекла. Это может быть мягкое селективное покрытие, или же оно может быть твердым. Отличаются они между собой технологией нанесения. Из-за этого, естественно, будет отличаться и уровень их теплоизоляции. Для сравнения можно привести простой пример. Допустим, температура воздуха внутри комнаты составляет +20 градусов по Цельсию, а температура за окном составляет –26 градусов по Цельсию. Обычный стеклопакет в таком случае будет поддерживать температуру внутри около +5 градусов, твердое селективное покрытие обеспечит температуру в +11 градусов по Цельсию, мягкое покрытие будет поддерживать +14 градусов.

Здесь стоит добавить, что для такой поверхности существует специальная маркировка. Твердые или же пиролитические поверхности будут отмечаться буквой K. Мягкая поверхность, или, как ее еще называют, магнетронная, маркируется буквой I.

Если подводить итог всему выше сказанному, то можно сделать два небольших вывода. Во-первых, селективное покрытие можно наносить самостоятельно, если в наличии имеются солнечные панели. Это может повысить их эффективность. Во-вторых, селективные стекла отлично подойдут для утепления дома.

2. Удаляем жир и грязь с поверхности банки

Selective-cover

Отдельно стоит упомянуть о самом популярном, пожалуй, селективном покрытии – а именно о Selective-Сover Silver Mirror. Это один из лучших реактивов, впитывающих солнечную энергию.

Обладает следующими характеристиками:

• показателем селективности 16;
• надежностью, удобством в применении;
• рабочей температурой до 365ᵒС;

· возможностью нанесения валиком, пульверизатором или даже кистью.

На основе реактива можно изготовить электролит, который наносится электрохимическим путем. Одного флакона (стоит примерно 3000 рублей) хватит на:

• 6 м² при электрохимическом нанесении;
• 2 м² при контактном.

6. Теплоизоляция солнечного коллектора

Селективное покрытие на медный абсорбер

Перед оксидированием медную поверхность нужно тщательно очистить кислотой (горячий уксус, лимонная кислота, сульфаминовая кислота). Шкурить перед чернением щетками по металлу или какими-либо абразивами не дает никаких преимуществ в абсорбции энергии в дальнейшем.

Очистить медь можно солью/содой по чайной ложке на 100 г. воды.

Прочную оксидную пленку можно получить температурой красного каления — 1200°С с последующим охлаждением. Делать такое оксидирование нужно до момента спайки. В домашних «каминных» условиях такое не провернуть, нужно нести медь к кузнецу.

Оксидирование меди серной мазью дает рыхлое неустойчивое селективное покрытие.
Естественная окись меди имеет поглощающую способность в четыре раза большую, чем у термостойкой краски: 75% поглощения, 33% эмиссии, что дает 42% эффективности.

Чернение меди делают также  электролитическим способом, рецепты и технологический процесс есть в сети.

Жидкости для воронения (чернения) хорошо работают, но дорогие. Протравки можно делать самостоятельно, рецепты есть по этой ссылке. Хочу отдельно остановиться на паре способов. В способе с серной печенью — оксид меди в составе полученного покрытия может быть в меньшей концентрации, чем сульфид меди, а это может влиять на селективную способность покрытия, но я не химик и не уверен.

Промышленный метод оксидирования меди с помощью едкого натра опасен для здоровья, не применяйте его в гаражных условиях. Вместо NaOH+NaClO2 пользуются содой, которая в промышленных масштабах неудобна и дорога для чернения меди.

Хотя образцы, черненные NaOH показывают лучший результат (подробнее о тестах самодельных селективных покрытий на меди и алюминии здесь) чернение содой — процесс медленный, на глубокий черный цвет уходит около 2-х суток в растворе без подогрева. Концентрация раствора: 2 чайные ложки на 100 грамм воды.

Формирование оксида проходит медленно, поэтому нужный оттенок и равномерность получить гораздо проще таким методом. Раствор нужно периодически помешивать а детали переворачивать.

Солнечный свет ускоряет процесс оксидирования меди. Толщина покрытия в несколько микрон, что нам и нужно. Очень стабильное, не смывается и не сцарапывается.

Встречал советы с парами аммиака (нашатырного спирта), якобы приводят к быстрому потемнению меди в закрытой емкости. Однако это скорее патинирование, придающее меди синеву, нестойкое покрытие.

Прожиг меди газовой горелкой дает на 10-12°С меньше селективности, чем оксидирование химическими способами.

Для коллектора лучше выбрать медь. Простая пайка, долговечность работы даже при утрате селективного покрытия (с алюминием все в разы сложнее), хотя медь и получится раза в 4 дороже алюминия.

Термокраска на медь тоже наносится, но раз уж вы теперь знаете, как ее оксидировать, то браться за покраску точно не стоит.

Устройство солнцезащитного стекла с покрытием

Свойства изделий напрямую определяются материалами, используемыми при формировании покрытия:

• чистые металлы и их оксиды, способные аккумулировать солнечную энергию. Такие стекла поглощают основную часть излучения;
• оксиды металла в сочетании с серебром. Позволяют полностью отражать световые волны длиннее 0,76 мкм, ответственные за нагрев. Стекла, изготовленные из этих материалов, отлично пропускают видимый свет;
• металлический слой малой толщины. Стекла с таким покрытием сочетают свойства предыдущих двух разновидностей, поглощая и отражая свет в приблизительно равной пропорции.

Также следует упомянуть бюджетные варианты, в которых вместо металлического покрытия применяется полимерная пленка. Такие покрытия могут наклеиваться на обычные окна, позволяя успешно бороться с перегревом помещений. Пленка работает аналогично тонировочному покрытию и может фиксироваться на конструкции нестандартной формы. Наклеить материал можно самостоятельно, используя канцелярский нож, шпатель для выравнивания и пульверизатор с мыльным раствором.

7. Крепление солнечного коллектора

Важное примечание:

Новый генератор для термоакустического двигателя Стирлинга

Исследовательская компания Aster Thermoacoustisc подготовила отчет о создании генератора нового типа для термоакустического двигателя Стирлинга.

Напомним, что термоакустический двигатель Стирлинга создает акустические колебания высокой интенсивности за счет разности температур между нагревателем и охлаждающей средой. В двигателе отсутствуют движущиеся части, что гарантирует высочайшую надежность такого устройства.

До настоящего момента, в термоакустических двигателях Стирлинга не была решена проблема преобразования акустических колебаний высокой мощности в электроэнегию. Существующие решения в виде линейных генераторов для систем до 10кВт, являются очень дорогими и массивными.

Линейные генераторы для мощностей более 100кВт вообще не выпускаются промышленностью.

Для решения этих проблем компания Aster Thermoacoustisc разработала радиальную двунаправленную импульсную турбину.

Прототип импульсной турбины для преобразования акустических колебаний в во вращение

Первые тестовые модели турбины, напечатанные на 3D принтере еще в 2012 году, показали хорошие результаты. Появились и первые интересные выводы: мощность генератора практически не зависела от частоты колебаний. КПД турбины при плотности среды, равной атмосферному давлению, принимал типовые значения — 20 — 40%. Однако при повышении плотности среды до 1000 кг/м3, достигал КПД 95%.

Зависимость КПД турбины от плотности среды

Принцип возникновения силы, приводящей во вращение турбину достаточно прост.

При любом направлении течения среды вдоль лепестков турбины, за счет разности давлений по передней и задней кромке, возникает толкающая сила.

Данная сила образуется схожим образом с образованием подъемной силы у крыла самолета, но с симметричным профилем. Поэтому вращающая турбину сила возникает при прямом и обратном движении среды.

• Схема создание силы, при акустических колебаниях
• Механизм работы генератора наглядно показан на видео.

Источник: https://www.joule-watt.com/convertacia-energii/novyj-generator-dlya-termoakusticheskogo-dvigatelya-stiringa/

Покраска и конечная сборка

Вот фотография покрашенной теплообменной панели. Выполняйте покраску снаружи дома или магазина, в котором вы работаете.

Корпус теплообменника должен быть отражающим, чтобы отбрасывать все попадающие на него солнечные лучи на теплообменник.

Фото впускного устройства с крышкой, которые я сделал из алюминия, и прикрепленная к нему 6-дюймовая (152.4 мм) соединительная часть воздуховода (фитинг).

Фото выпускного устройства. Как вы видите, в качестве образца у меня был только чертеж (фотография)

простых воздухоотражателей. Золи сказал, что ему понравилась моя работа.

Фототеплообменника, 3-дюймовой (76.2 мм) трубы и банок.