Solarna Grejalica za Besplatno Grejanje Kuće

Samostalna izrada i ugradnja solarnih panela za struju ili za solarno grejanje kuće je donedavno bila nezamisliva.

Kako bismo razbili predrasude, u današnjem tekstu ćemo detaljno objasniti kako napraviti JEFTINE solarne grejalice po principu Uradi Sam.

Solarna grejalica prikazana na vebsajtu "DIY solar heating system" nam je poslužila kao inspiracija da u kućnim uslovima izradimo jednostavan, jeftin i efikasan solarni panel snage 2 kilovata, koji sa lakoćom može da iskoristi besplatnu energiju sunca.

Dok se komšije cele zime greju na blatnjavi ugalj i jalovinu, ja koristim sistem za besplatno solarno grejanje kuce.

Verovatno ste pomislili - ma ovo je nemoguće!

Grejanje na solarne panele je itekako moguće. Za početak pogledajte video koji prikazuje kako radi solarno grejanje koje sam napravio od delova sa otpada.

Primetićete na snimku da solarna grejalica bez prekida ubacuje u kuću vreo vazduh temperature 50 °C:

Ovakvi solarni paneli za besplatno grejanje kuće direktno zagrevaju vazduh u prostoriji.

Da li znate šta je najzanimljivije u čitavoj priči?

To što je ovaj sistem za solarno grejanje kuće u potpunosti izrađen od praznih aluminijumskih limenki, a izgleda dosta lepše čak i od Tesla solarnih crepova!

Da li ste znali da godišnje čak 174x10⁹ MW (megavata) solarne energije dopre do zemlje?

To je snaga višestruko veća od snage svih elektrana na našoj planeti, a uz to je potpuno besplatna!

Uprkos tome, većina domaćinstava se i dalje greje na najprimitivniji mogući način, koristeći drvo, pelet, ugalj pa čak i koštice šljive.

Sada ćemo zaroniti u problematiku i detalje, čitajte pažljivo...

Kako Napraviti Jeftinu Solarnu Grejalicu od 2KW za Manje od 200€ ili 0.1€/W

Iako cena solarnih panela za kuću pada već godinama, oni su i dalje cenovno nepristupačni većini ljudi.

Strah ljudi od novih tehnologija u najvećoj meri donosi zaradu firmama koje se bave uvozom, prodajom i ugradnjom sistema za solarno grejanje vode.

Ovde je problem sledeći:

Čak i ukoliko pronađete komercijalni sistem za solarno grejanje kuće koji nije skup, najčešće je za funkcionisanje ovakvog sistema neophodno redovno i skupo održavanje od strane ovlašćenih servisera.

Kako bismo vam približili ovu, u suštini veoma jednostavnu tehnologiju, u nastavku teksta ćemo detaljno opisati princip rada solarnih panela od limenki, postupak izrade i način montaže.

Od Čega se Prave Uradi Sam Solarni Paneli za Besplatno Grejanje Kuće

Solarne ploče za grejanje su izrađene od pivskih i limenki sokova koje smo ofarbali mat-crnom bojom otpornom na visoke temperature. Gornji deo (poklopac) limenke je posebno oblikovan da bi se dobila veća efikasnost prilikom razmene toplote između limenke i vazduha.

Kućište za solarni kolektor napravljeno je od drveta (šper-ploča 15mm), dok je njegova prednja strana od pleksiglasa/polikarbonata debljine 3 mm, a možete koristiti i kaljeno staklo. Na zadnjoj strani kućišta postavljena je staklena vuna (možete koristiti i stirodur 20mm) kao izolacija.

Kada je sunčano, bez obzira na spoljašnju temperaturu, vazduh u limenkama se zagreje veoma brzo. Uz pomoć ventilatora, solarni sistem vraća zagrejani vazduh nazad u prostoriju koju grejemo. Ventilator se može napajati putem malog fotonaponskog panela (12V) ili koristeći gradsku električnu mrežu (220V).

Princip Rada Solarne Grejalice

U zavisnosti od kvaliteta izrade, jedan kvadratni metar solarnog panela od limenki može da zagreje 10-15 m2 stambenog prostora. Drugim rečima, solarna grejalica od 2m2 (dva kvadrata efektivne površine limenki, npr. 2x1m) može bez problema da zagreje 20-30 kvm stambenog prostora.

Sledeća slika prikazuje uprošćenu skicu i elemente sistema za solarno grejanje kuće:

Ventilator uvlači hladan vazduh iz prostorije, koji zatim prolazi kroz filter i nepovratni ventil, da bi konačno ušao u donji otvor kućišta kolektora kroz aluminijumsku (dobro izolovanu) cev.

Za potrebe usmeravanja i distribuiranja vazduha kroz solarni kolektor koriste se posebno pripremljene usisne kutije od aluminijumskog lima debljine 1 mm. Ove kutije se nalaze na donjem i gornjem delu konstrukcije. U donjem delu kolektora ova kutija ima zadatak da usmeri vazduh prema tunelima napravljenim od limenki, a u gornjem delu usmerava vazduh iz limenki prema otvoru za odvod zagrejanog vazduha.

Kada je sunčano, bez obzira na spoljašnju temperaturu, solarna energija veoma brzo zagreje vazduh u limenkama. Zagrejani vazduh se vraća u sobu kroz gornji otvor solarnog kolektora i aluminijumsku cev za dovod toplog vazduha.

Prostorija koju grejemo, cev za dovod hladnog vazduha, tuneli od limenki (solarni panel) i cev za odvod toplog vazduha čine zatvoren sistem. Vazduh ne može da izađe iz limenki u prostor unutar kućišta solarnog kolektora, čime izbegavamo taloženje prašine i zamagljivanje pleksiglasa.

Solarni paneli za grejanje vazduha se najčešće montiraju na južnu stranu kuće ali ukoliko to nije moguće onda ih možete postaviti na jugoistočnu ili jugozapadnu stranu. Prilikom određivanja ugla pod kojim ćete montirati solarni kolektor uzmite u obzir ugao pod kojim padaju sunčevi zraci tokom zimskog perioda.

Postupak Izrade Solarnih Panela od Limenki

Za početak treba prikupili prazne limenke od kojih će biti izrađeni solarni paneli. Limenke je potrebno oprati temeljno, inače veoma brzo počnu da šire neprijatne mirise. Pažnja! Limenke se generalno prave od aluminijuma, ali postoje i neke od gvožđa. Limenke možete testirati pomoću magneta.

Na svakoj limenci smo ekserom obeležili tri rupe, a zatim izbušili dno pomoću alata prikazanog na slikama 2 i 3. Potrebno je što preciznije iseći i formirate mala krilca na vrhu svake limenke. Njihov zadatak je da podstaknu turbulentni protok vazduha unutar cevi solarnog panela, tako da vazduh pri prolasku prikupi što više toplote sa zagrejanog zida limenke. Znači, pažljivo iseći vrh limenke u obliku zvezde, a zatim iskriviti delove pomoću klješta (slika 1). Sve ovo je neophodno obaviti pre lepljenja limenki.

Ukoliko niste sigurni kako to uraditi, pogledajte Youtube: DIY solar panels video guide.

Slika 1 Slika 2 Slika 3

UPOZORENJE! Ovaj postupak je izuzetno opasan jer su zidovi limenke veoma tanki. Oštri delovi mogu izazvati povrede ruke.

Kada je bušenje završeno, može se desiti da deo isečenog metala ostane na konzervi. Preporučljivo je koristiti klješta kako bi se odstranili ovakvi delovi lima.

Nemojte vaditi parčiće lima, opiljke i krhotine rukama!

Uklonite masnoću i prljavštinu sa površine konzerve. Bilo koje sintetičko sredstvo za odmašćivanje će sasvim dobro poslužiti. Odmašćivanje obavite isključivo napolju ili u dobro provetrenoj prostoriji.

UPOZORENJE! Ovaj postupak je zapaljiv i postoji potencijalna opasnost od eksplozije!
Krajnje je opasno raditi u blizini otvorenog plamena ili zapaljene cigarete!!!

Zalepite limenke lepkom ili silikonom otpornim na visoke temperature, bar do 200 °C. Postoje proizvodi za lepljenje koji mogu da izdrže čak do 280 °C ili 300 °C. Poklopac limenke i dno druge limenke savršeno prijanjaju jedno na drugo.

Stavite lepak/silikon na rub limenke i pritisnite dno druge limenke na nju. Na ovaj način lepak/silikon neće pobeći sa ivice. Detalj preseka lepljene limenke možete videti na slici 4, a gotovi i zalepljeni nizovi limenki su prikazani na slici 5.

Pripremite šablon za slaganje limenki - prikazan na slici 6. Možete iskoristiti dve obične ravne daske i spojiti ih ekserima. Šablon će obezbediti neophodan oslonac tokom sušenja limenki kako bi se dobila ravna cev - solarni tunel. Dodatno pričvrstite limenke za šablon pomoću gumica za tegle. 

Slika 4 Slika 5 Slika 6

Slika 7 Slika 8 Slika 9

Slika 10

Slike 7, 8 i 9 prikazuju procese spajanja i lepljenja. Niz zalepljenih konzervi formira solarnu cev. Slika 10 prikazuje cev koja mora biti fiksirana i nepomična dok se lepak u potpunosti ne osuši.

Solarni paneli moraju imati otvore za dovod i odvod vazduha. Kutije dovodnog i odvodnog dela se izrađuju od drveta ili 1mm aluminijuma (slike 11 i 12); praznine na ivicama su popunjene sa lepljivom trakom otpornom na toplotu ili silikonom. Poklopci kutija imaju izreze od 55mm napravljene stacionarnom bušilicom.

Izbušeni delovi se mogu videti na slikama 12 i 13. Prvi red konzervi je zalepljen na poklopac kutije za dovod vazduha. Na slici 13 možete videti sve delove sastavljene i kolektor pripremljen za farbanje.
Lepak se veoma sporo suši pa je neophodno ostaviti ga najmanje 24 sata.

Slika 11 Slika 12 Slika 13

Solarni panel staje u kućište kolektora napravljeno od drveta (slika 14). Poleđina kutije solarnog kolektora je od iverice. Da bi se konstrukcija dodatno učvrstila, možete napraviti i unutrašnje pregrade od letvica. Između pregrada postavite izolaciju - staklenu vunu ili stirodur. Sve ovo prekrijte tankom tablom iverice. Instaliranu izolaciju možete videti na slici 15. Obratite posebnu pažnju na izolaciju otvora za odvod i dovod vazduha u solarni kolektor.

Izvršena je priprema, zaštita i farbanje drveta od koga je kutija sastavljena. Takođe su postavljene ušice na sva četiri ugla kućišta kako bi se solarni panel mogao lako pričvrstiti na zid (slika 16) pomoću 10mm srafova (slika 17). Prazan okvir smo postavili na zid radi preciznog merenja i pronalaženja mesta gde treba štemovanjem probiti zid i postaviti cevi za dovod/odvod vazduha. 

Slika 14 Slika 15 Slika 16 Slika 17

Slika 18 Slika 19 Slika 20

Na kraju smo solarni kolektor ofarbali crnom bojom i postavili u kućište. Kućište je prekriveno pleksiglasom koji je pričvršćen za okvir i zadihtovan pomoću silikona. Polikarbonat/pleksiglas je blago konveksan u cilju dobijanja veće čvrstoće. Instaliran solarni kolektor možete videti bez pleksiglasa na slici 18. Kompletan solarni panel je prikazan slici 19, a gotov solarni sistem za grejanje možete videti na slici 20. 

Na youtube-u možete pogledati kako radi naš solarni panel od limenki za jeftino grejanje kuće po principu uradi sam. Video prikazuje rad instaliranog solarnog panela po vedrom danu, a nakon prvih 20 minuta rada kolektor je u prostoriju ubacivao vazduh zagrejan na 50 °C, u kontinuitetu. Pogledajte i ostale video klipove koji između ostalog prikazuju kako solarni paneli za grejanje funkcionišu po oblačnom vremenu:

Važna napomena: Ovakav solarni sistem ne može da akumulira toplotnu/solarnu energiju koju proizvede. Kada je sunčano, solarni kolektor proizvodi toplotu, ali je neophodno da se ona odmah upotrebi za solarno grejanje kuće tj. vazduha unutar stambenog prostora.

Ukoliko nema sunca, potrebno je prekinuti dovod vazduha u solarni kolektor, jer bi u suprotnom prostorija počela da se hladi. Ovo se može rešiti na jednostavan način - ugradnjom bespovratnog ventila čime svodimo gubitke toplote na minimum.

Solarni kontroleri u vidu diferencijalnog termostata upravljaju uključivanjem i isključivanjem ventilatora. Solarni sistemi najčešće koriste diferencijalni termostat sa dva senzora. Jedan postavljen unutar gornjeg otvora za topao vazduh, drugi unutar donjeg otvora za dovod hladnog vazduha u solarni kolektor. Termostati, solarni regulatori i kompletna solarna automatika se mogu kupiti u bolje opremljenim prodavnicama elektronskih komponenti.

Ukoliko pažljivo podesite granične temperature, solarni kolektor može da proizvede u proseku oko 2 kW energije za grejanje, što je bolje i od toplotne pumpe. Ovo u principu najviše zavisi od intenziteta sunčevog zračenja.

Konačno solarna energija na delu - generalna proba solarnog kolektora obavljena je u dvorištu pre instalacije sistema na kuću. Kuler iz neispravnog napajanja za računar smo iskoristili umesto ventilatora.

Iako je bio hladan, sunčan zimski dan bez oblaka, nakon samo 10 minuta na suncu iz solarnog kolektora je izlazio vreo vazduh temperature 70°C! Rezultati testa su nas podstakli da što pre montiramo solarni kolektor na kuću.

Nakon završene montaže kolektora na zid kuće, pri spoljašnjoj temperaturi od -3 °C iz solarnog kolektora je izlazilo 3 m³/min (3 kubika u minuti) zagrejanog vazduha. U kućnoj varijanti je korišćen ventilator veće snage od onog sa kojim smo vršili probu.

Temperatura zagrejanog vazduha je išla čak i do +72 °C (mereno digitalnim termometrom). Za proračun grejne snage kolektora uzeli smo protok vazduha i prosečnu temperaturu vazduha na izlazu iz uređaja.

Proračunata snaga koju je odavao solarni kolektor je bila približno 1950 W (vati) što je skoro 3 KS (3 konjske snage)!!!

Solarni Paneli Cena i Specifikacija Materijala

U ovom delu ćemo prikazati detaljnu specifikaciju materijala potrebnog za sklapanje solarnih panela.

Mnogi posetioci sajta su postavili sledeće pitanje: "solarni paneli cena i ugradnja, specifikacija materijala za njihovu izradu?" tako da smo pripremili detaljnu specifikaciju koliko su na kraju ukupno koštali solarni paneli i cenovnik materijala.

Naravno, ukoliko se potrudite da iskoristite delove koje već imate u podrumu ili garaži, konačna cena solarnog kolektora od limenki se može značajno umanjiti. Nemojte zaboraviti da vam za izradu solarnog panela pored gore navedenog materijala trebaju limenke, i naravno - alat. Sledeća tabela prikazuje popis potrebnog materijala.

Solarni Paneli - Specifikacija Materijala

S obzirom da je UV stabilni pleksiglas prilično skup, solarni panel možete napraviti i od leksana (koji je osetno jeftiniji) ali imajte na umu da će takav panel imati nešto manji stepen iskorišćenja, kao i rok trajanja. Poželjno je odabrati leksan ili pleksiglas koji je UV stabilisan kako ne bismo morali da ga menjamo nakon nekoliko godina zbog deformacije ili promene boje nastale usled konstantnog izlaganja sunčevom zračenju (UVA-UVB-IR).

Solarni Paneli - Tehnička Specifikacija

Kod odabira ventilatora za Vaš solarni panel obratite posebnu pažnju. Iako na prvi pogled deluje da bilo kakav ventilator može da posluži, imajte na umu da ćete baš Vi najčešće boraviti u prostoriji koju grejete tako da je veoma bitno da ventilator ne bude bučan. Sledeći još bitniji detalj je protok vazduha kroz solarni kolektor, naime neophodno je da ventilator obezbedi protok od približno 3 m/s.

Ukoliko stavite kuler od PC napajanja, dobićete prilično tih rad i imaćete vreo vazduh na izlazu ali i veoma nisko iskorišćenje solarnog panela. Mali protok vazduha ne može da "pokupi" svu toplotu sa zidova limenki i krajnji rezultat (zagrevanje prostorije) će biti razočaravajući.

Što se tiče nepovratnog ventila, dovoljno je da unutar sobe, na otvor za dovod zagrejanog vazduha iz solarnog panela postavite ukrasnu masku sa automatskom klapnom. Ovo je mehanička naprava i ne zahteva bilo kakvo napajanje. Kada ima protoka vazduha u smeru solarni kolektor - soba, klapne se automatski otvaraju čime se omogućuje nesmetana cirkulacija toplog vazduha i zagrevanje prostora.

Solarni Paneli - Cena i Ugradnja

Solarni paneli cena komercijalne izvedbe ovakvog kolektora je $2749.00, dok ugradnja košta dodatnih $299. Sve u svemu, sigurno se vredi pomučiti i samostalno napraviti ovakav solarni sistem za grejanje kuće. Ušteda je velika, počev od same investicije u solarni panel pa do smanjenih troškova za energente tokom grejne sezone.

Samogradnjom ssistema za solarno grejanje kuće možete ostvariti značajnu uštedu tokom grejne sezone, a pogotovo u prelaznom periodu.

S obzirom da su rezultati prilično zadovoljavajući, zaključak je da se samogradnja ovakvih kolektora definitvno isplati. Solarni paneli se tokom grejne sezone mogu koristiti za dogrevanje prostora u kome boravite, a na Vama je da izračunate i razmotrite koliku uštedu možete postići...

Reference i dokumentacija korišćena tokom izrade projekta: Izgradnja solarnih grejnih sistema u Republici Srbiji.

Solarni kalkulator: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html