Обещал опубликовать испытание производительности двух прототипов: самодельный солнечный коллектор на основе медных труб с алюминиевым абсорбером и коллектор на PEX трубах с алюминиевым оребрением. Тест солнечных коллекторов позволяет определить, на сколько медь эффективнее сшитого полиэтилена и есть ли смыл вкладываться в медные трубы, медный абсорбер и пайку.
Общие условия для сравнительного теста коллекторов:
- Площадь каждого коллектора 3 м.кв.
- Оба тестируемых коллектора запитываются из идентичных баков на 19 литров.
- Подключены к двум одинаковым насосам.
- Стартовая температура воздуха 24°C.
- Скорость потока около 11 литров в минуту.
На графике отображена температура бака каждого коллектора. Черный пунктир — медный солнечный коллектор, красный — коллектор на сшитом полиэтилене.
«Проседания» на температурных кривых в районе 50°C показывают остановку работы насосов из-за защиты от перегрева.
Оба коллектора были запущены при 16°C. Когда медный солнечный водонагреватель достиг 57°C, PEX коллектор был на 52°C. В течение 1,3 часа медный коллектор на 14% эффективнее.
Оба водонагревателя продолжают увеличивать температуру (65°C) не смотря на периодические отказы насосов.
Медный коллектор с алюминиевым абсорбером можно считать эквивалентом коммерческой аналогичной системы по производительности.
Скорость нагрева воды в обоих коллекторах около одного душа в час с трех квадратных метров коллектора в солнечный день.
Тест медного коллектора с утепленным резервуаром
Медный коллектор подключен к утепленному оцинкованному резервуару на 144 литра. Теплоизоляция жесткая 5 см, аналогично утеплителю на коллекторе.
В первый день был использован погружной насос, обеспечивающий поток около 5 литров в минуту. Запитан насос от маленькой солнечной панели. График показывает не полный день, температура воздуха была около 21 градуса.
Вода в баке на старте была 13°C и на пике прогрелась до 47°C. На графике указана шкала времени суток в часах, в которые проводилось испытание. Скорость изменения температуры воды в резервуаре за 1 час (с часа дня до двух при старте т.воды 35°C) составила 7 градусов — это хорошая скорость рекуперации тепла для накопительного бака солнечного коллектора.
На следующий день тестирование коллектора проходит с прогретым до 33°C резервуаром и доходит до 60°C. Скорость насоса и потока та же.
Альтернативный тест солнечных коллекторов
Это сравнительное тестирование проведено до создания полноразмерных прототипов, но с теми же материалами (одно различие — на медной трубе медный абсорбер, а не алюминиевый). Для обеих конфигураций были сооружены маленькие тест-коллекторы с одинаковыми резервуарами. Вода во время испытания циркулирует через бак в коллектор и обратно. Более производительный прототип нагревает воду до более высокой температуры и разница температур является показателем эффективности.
Все условия для тестовых моделей одинаковы. Емкость резервуаров 19 литров.
Интенсивность солнечной активности измеряется специальным датчиком в верхней части стэнда. Температура баков регистрируется датчиком с передачей данных на компьютер. Температура воздуха регистрируется в тени.
Скорость насоса 1,5 литра в минуту.
Результаты испытаний солнечных коллекторов-мини
Медь против полиэтилена: коллектор с полиэтиленовой трубой и алюминиевым оребрением дает 84,2% эффективности медной модели с медным абсорбером (в рабочем полноразмерном прототипе будет использован алюминиевый абсорбер вместо медного).
Почему производительность коллектора на PEX трубах ниже?
- Теплопроводность сшитого полиэтилена ниже меди.
- Алюминиевое оребрение несколько уступает медному в теплопроводности.
PEX коллектор дает очень приличную производительность на свою стоимость. У автора прототипов получилось собрать систему за шестую часть цены коммерческого коллектора, при этом все ему пришлось покупать, каждый винтик и лист алюминия. При этом производительность самодельного коллектра всего на 15% ниже. Можно увеличить размеры своей системы и нагнать эту потерю, потратив копейки сверху.
Основной минус PEX-коллектора — никакой работы в зимнее время. Медь же будет слегка прогревать воду хотя-бы для домашнего бойлера. Про защиту от замерзания буду писать отдельно, там много нюансов.
Наверное, лучшим соотношением цена-производительность можно считать медный солнечный коллектор с алюминиевым абсорбером. Ему не требуется серьезная защита от перепадов температур в периоды застоя, однако сборка требует навыков пайки меди.
