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 отопления своими руками

Коллектор отопления своими руками делают сотни самоучек и тысячи частых фирм. У кого-то получается хорошо, некоторые варят откровенную халтуру, пользоваться которой невозможно, даже если очень хочется. Мы в

Полисервис-юг всячески боремся с подделками, но в то же время уважаем труд добросовестного мастера, вложившего мозги и душу в своё творение. Предлагаем вам небольшую подборку коллекторов отопления, изготовленных своими руками, которая определённо заставит вас задуматься.

 

Полипропиленовые гребёнки

 

Коллекторы из полипропилена заслуженно пользуются спросом. Они лёгкие, сравнительно недорогие, а главное делать их довольно просто. Одни паяют их из кусочков пп-труб и фитингов оставшихся после монтажа 

 

 

Другие основательно закупаются на рынке

 

 

Сначала следует долгий процесс подготовки. Нужно сделать схему с расположением потребителей, точно определить все соединительные размеры и только потом брать в руки инструмент. Заметим, что готовиться надо обязательно, независимо от того, какой материал вы выбрали и даже в том, случае, когда коллектор вы покупаете уже готовым.

 

 

Это интересно. Коллектор отопления называют гребёнкой из-за сходства с последней. Действительно, патрубки, расположенные сверху и снизу напоминают гребешки. Кстати, именно к ним подключают трубопроводы и подводку потребителей.

 

В результате нехитрых манипуляций и грамотного монтажа получаются такие 

 

 

 

 

или такие разводки

 

 

 

 

Плюсы

• Цена соответствует низкой стоимости трубы
• Небольшой вес упрощает установку и последующую эксплуатацию
• Собираются быстро

 

Минусы

• Большое количество соединений часто становится причиной протечки
• Высокая вероятность деформации швов объясняется не всегда надлежащим качеством полипропилена и паяющего устройства.
• Узкая специализация. Гребёнки создают или только для воды, чаще холодной, или тёплого пола. В расширенных версиях используют дополнительные комплектующие, увеличивающие конечную стоимость изделия.
• Средний срок службы около пяти лет.

 

 

Металлические коллекторы

 

Коллекторы отопления часто делают из металла. За основу берут стальные профили толщиной около трёх миллиметров. Их выпускают в основном специализированные заводы, поэтому подделать практически невозможно. Клеймо ГОСТ указывает на соответствие государственному стандарту. В почёте у мастеров конструкционная и нержавеющая сталь. Гребенки получаются крепкими, увесистыми и долговечными.

 

Прежде чем приступать к сварке, рисуют конструкцию будущего модуля

 

 

На эскизе указывают все размеры, условно обозначают арматуру и другие составные обвязки. Чем подробнее, тем лучше. Это даёт общее представление о том, как рационально организовать свою работу. Многое зависит от мощности котла, количества и расположения потребителей. 

 

Это интересно. Электрические и газовые котлы подключают к коллектору сверху или снизу. Но если в системе предполагается циркуляционный насос, то котел выводят только с торца, как и бойлер косвенного нагрева. С контурами проще, их в любом случае располагают либо вверху, либо внизу гребенки.

 

Согласно размерам, указанным на чертеже, выбирают профили, трубы и резьбы. Соединяют заготовки при помощи сварочного аппарата.

 

 

Места стыка дополнительно защищают и обезжиривают. Готовое изделие нужно непременно проверить на течь. В один патрубок наливается горячая вода, остальные заглушаются. Если где-то появились признаки протекания, проводят дополнительную обработку. Готовое изделие окрашивают водостойкой эмалью с лаком, порошковой краской или шлифуют до блеска на специальном станке.

 

 

 

 

 

 

 

 

Плюсы

• Надёжность. Стальные гребенки стойко переносят все внешние нагрузки, в том числе механические. 
• Герметичность. Сварные швы держат форму максимально долго. 
• Аккуратность. Благодаря жёсткой структуре металла конструкция выглядит более компактной.
• Эксплуатация. Сохраняет характеристики не менее 10 лет.
• Функциональность. Выполняет несколько задач сразу.

 

Минусы

• Высокая цена. В сравнении с полиэтиленовыми коллекторами, металлические обойдутся в несколько раз дороже.
• Вес. Масса устройства начинается от пяти килограмм.
• Продолжительный монтаж. Сборка потребует больше затрат, как физических, так и временных.
• Строгая последовательность. Чтобы сделать по-настоящему качественный коллектор, нужно соблюдать определённый алгоритм, что для неподготовленного мастера довольно сложно.

 

Надеемся, мы хоть немного помогли вам. В следующий раз, когда будете думать, какой коллектор лучше, просто вспомните наш обзор и действуйте.

 

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.

Изготовление плоского солнечного коллектора своими руками

Солнечный коллектор — это климатотехника, используемая в целях производства горячей воды и ее применения в системе отопления. Применение солнечного коллектора подразумевает извлечение солнечной энергии даже в пасмурную погоду, что особо актуально в осенне-зимний период. За счет использования подобного метода получения тепловой энергии возможно значительное снижение затрат на нагрев воды и отопление.

Принцип работы солнечного коллектора

Функционирует плоский солнечный коллектор по принципу перемены плотности жидкости из-за ее нагревания. Далее вода переходит вверх и продвигает для нагревания холодные участки.

Солнечные коллекторы могут представлять собой разные конструкции. В этой статье я расскажу об изготовлении плоского солнечного коллектора из полипропилена.

Плоский солнечный коллектор из полипропилена

Как изготовить полипропиленовый солнечный коллектор

• Каждый квадратный сантиметр конструкции должен быть в прямом тепловом контакте с водой. Изменить размер коллектора можно в любое время, когда вам только понадобится.
• При испытании солнечного полипропиленового коллектора удалось выявить, сколько составляет мощность: около 530 Вт. Примерно за 1 час температура воды (20 литров) поднялась с 24 до 47 градусов.
• Размеры солнечного коллектора в нашем случае будут составлять 2400 х 550 мм. Это для того, чтобы поместить его между стропилами чердака. В случае такой установки коллектора можно избежать лазания на крышу для установки и обслуживания. Как дополнительный бонус — утепление чердака.
• Самый главный недостаток — при возникновении течи влага может проникнуть в дом.

Как абсорбер (поглотитель солнечной энергии) используем сотовый полипропилен, содержащий продольные перемычки. При покупке постарайтесь не перепутать с сотовым поликарбонатом.

Совет: Сотовый полипропилен применяют при изготовлении рекламных щитов. Поэтому купить материал можно в компаниях, специализирующихся на изготовлении рекламных баннеров.

Одна общая труба будет объединять все соты полипропилена. Для этого рекомендуется применять трубу, также изготовленную из полипропилена. В нашем случае использована труба ABS диаметром 1.25. Отметим, что для соединения полипропилена желательно применять особое оборудование — экструдер, который стоит достаточно дорого.

Другими клеем полипропилен соединить не удастся. Однако недавно в продажу вышел двухкомпонентный клей «3М Scotch-Weldтм DP-8005, предназначенный для полипропилена и полиэтилена. Стоит такой тюбик около 1800р. Цена на пистолет аппликатора для правильного выдавливания клея примерно 3600р. Если диаметр клеевой полосы составит 6 мм, расходование клея будет 2 метра.

Далее приступим к непосредственному процессу изготовления коллектора. В силу особенностей установки солнечный коллектор получится впритык. Это немного затрудняет процесс изготовления.

Процесс изготовления солнечного коллектора

• Так как коллектор изготавливается впритык — в заглушках делаем отверстия для наконечников шланга. Пропил в трубе для вставки листов сотового полипропилена производим с помощью циркулярки. Следует помнить, что ширина пропила должна совпадать с толщиной листа или быть немного меньше для плотного соединения.

Теперь соединяем конструкцию и проверяем, все ли собрано правильно, нет ли каких-либо упущений. Если все хорошо — начнем клеить коллектор.

• Обезжириваем ацетоном все сопрягающиеся поверхности и наносим клей. Клей высыхает достаточно быстро, поэтому старайтесь делать работу быстро. Как только склеены все детали, промажем все углы клеем. Для полного высыхания клея оставим коллектор примерно на сутки.
• Далее с помощью садового шланга присоединяем коллектор к водопроводу и устраиваем проверку конструкции на герметичность. При обнаружении протечки необходимо слить воду, просушить и обезжирить поверхность заново, нанести на это место клей и оставить для высыхания.

После устранения всех неполадок перейдем к изготовлению корпуса конструкции.

• Берем лист фанеры необходимого размера толщиной 5—10 мм. Делаем в этом листе отверстия для вывода отводов. Для обеспечения термоизоляции обратной стороны коллектора подкладываем под него пенопласт или пенополистирол толщиной 20 мм.
• Для того чтобы солнечная энергия поглощалась еще лучше, попробуйте окрасить абсорбер в черный цвет.

В конструкцию данного коллектора не входит корпус, потому что он используется для монтажа между стропилами чердака. В этом случае стропила будут представлять собой готовую раму. Однако специально для проведения тестирования изготовлен каркас из брусьев, покрытый тонкой пленкой, в нашем случае — полиэтилен.

• Для образования естественной циркуляции необходимо обязательно коллектор поставить под углом. Вода при нагревании будет подниматься вверх.
• Емкость устанавливаем немного выше нашей конструкции коллектора. Шланги нужно ориентировать таким образом, чтобы нижний вбирал воду из нижней части бака, а верхний подавал воду к верхней части емкости.
• Плоский солнечный коллектор будет работать на максимальной мощности, если при наполнении воды все воздушные пузырьки выйдут из панели.

Читайте еще больше полезных и интересных статей на сайте Котел и Отопление и пусть в вашем доме будет всегда светло, тепло и уютно!

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.

Гидрострелка своими руками — гидрострелка из полипропилена для отопления

Во время проектирования системы отопления для помещения, которое вы собираетесь прогреть, чтобы в нём было уютно, тепло и сухо, необходимо решить, при помощи какого устройства вода будет равномерно распределяться по всем трубам и радиаторам. Для небольшого дачного домика или гаража этот вопрос не стоит. Отопительные системы там практически всегда делаются одноконтурные, не требующие вспомогательных приспособлений. Однако если поставлена задача обогрева многокомнатного коттеджа, имеющего два, а то и три этажа, с тёплыми полами и несколькими контурами, то гидрострелка, своими руками собранная и вмонтированная в систему отопления, необходима.

Назначение гидрострелки

Гидрострелки

Предназначение гидрострелки, или гидрораспределителя, делится на основную функцию и вспомогательные. Зависит это от конструкции прибора. Основная заключается в том, чтобы корректно распределять потоки теплоносителя. Необходимость в этом может возникнуть при следующих ситуациях:

• В отопительной системе, работающей от одного нагревательного прибора, и имеющей два или больше контуров, требующих разного расхода теплоносителя. Особенно, если второй контур больше основного. Увеличивать интенсивность работы котла в этом случае абсолютно нерентабельно. Это приведёт не только к необоснованному расходу топлива, но и значительно снизит срок службы нагревательного прибора. Не говоря уже о том, что в помещениях, отапливаемых основным контуром, будет попросту слишком жарко.
• В отопительной системе несколько разных контуров. Радиаторы, тёплые полы и так далее. Гидрострелка позволит работать им всем, не оказывая негативного влияния друг на друга, а при отключении одного из них, остальные продолжат свою работу без излишних нагрузок и термических ударов.
• В отопительной системе несколько контуров, каждый из которых работает при помощи циркуляционного насоса. Гидрораспределитель обеспечит их работу, независимо друг от друга.
• В отопительной системе несколько нагревательных котлов.
• Так же гидрострелка даёт возможность отключения одного контура, независимо от остальных. Например, чтобы провести какие-то ремонтные работы.
• Гидрораспределитель сглаживает теплоудары при запуске системы и аварийном отключении. Необходимое условие, если в системе есть чугунные элементы, которые из-за резких перепадов температуры могут прийти в негодность.

Вспомогательных функций всего две, но и они играют очень важную роль:

• Гидрострелка даёт возможность стравливать воздух из отопительной системы, через специально установленный клапан.
• Так же она служит накопителем для ржавчины, накипи и других видов отложений, которые благодаря ей же легко удаляются.

Как можно понять, гидрострелка своими руками вмонтированная в систему отопления – вещь очень полезная, позволяющая регулировать работу отопления и вовремя проводить ремонтные работы, без отключения котла.

Как работает гидрострелка

 

Схема устройства гидрострелки

Гениальность этого устройства в том, что все процессы смешивания в ней холодного и горячего потока происходят естественным образом, только по законам физики. И ещё в том, что основные свои функции она выполняет только при запуске системы и каких-либо нюансах, возникших во время работы. В остальное время она служит лишь как накопитель лишнего воздуха и вредных отложений. Правда, в большинстве случаев, так называемый, спокойный режим работы можно наблюдать не так часто. Добиться одинакового прогрева всех контуров достаточно сложно, так что наличие гидрораспределителя более чем оправдано.

Чтобы было понятно, приведём пример работы гидрострелки для отопления сделанной своими руками, во время первого запуска системы. После запуска обогревательного котла, холодная вода начинает циркулировать в трубах, подгоняемая циркуляционными насосами. Попадая в гидрострелку, более тёплая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз к котлу, где нагревается и вновь отправляется в систему. Согласитесь, всё довольно просто и вполне понятно. Но при всей этой простоте прибор сообщает системе следующие преимущества:

• Корректное давление в системе.
• Автоматическое распределение температурных потоков в нужном направлении.
• Сглаживание гидроударов.
• Отключение одного контура независимо от остальных.
• КПД нагревательного котла повышается, что приводит к экономии топлива.

Ну, и уже упоминавшиеся воздушный клапан и кран для слива отходов.

Как сделать гидрострелку своими руками

Чертежи гидрострелок легко можно сделать самому, но перед этим необходимо высчитать её размеры. И основным, от которого пойдут все остальные, является диаметр трубы. Вычисляется он по формуле: D=49*√W: Δt

• W – мощность котла.
• Δt – разность температур.

Дальше, как уже и говорилось, пляшем от полученного размера диаметра. Длина трубы под гидрострелку должна быть равной не меньше шести диаметров, а между патрубками 2-3 диаметра. Получив все эти цифры можно смело рисовать схемы и чертежи, по которым и будем собирать прибор.

• Теперь следует подобрать саму трубу. Идеальным вариантом будет труба из нержавейки, но она требует особых навыков сварочного дела. Поэтому можно взять и простую металлическую трубу с толщиной стенки не меньше 4 мм.
• Согласно схеме в ней сверлится нужное количество отверстий. Одно для подключения к котлу, остальные на подачу теплоносителя на контуры.
• Сверху приваривается заглушка с отверстием под воздушный клапан.
• Снизу заглушка с отверстием под сливной кран.
• В боковые отверстия ввариваются резьбы, к которым впоследствии подсоединяются трубы.
• Для того чтобы выявить наличие трещин или некачественных сварочных швов внутрь заливают воду и проверяют на наличие протечек.
• Внешняя обработка включает в себя шлифовку сварочных швов и покраску.

Осталось вмонтировать гидрострелку в систему отопления, ещё раз проверить все стыки и соединения, залить внутрь воду и запустить нагревательный котёл.

Установка

Гидрострелка с коллектором

Описанный в предыдущем разделе вариант прибора не единственный. Гидрораспределитель сделанный своими руками может быть не только вертикальный, но и горизонтальный и даже установленный под углом. Всё зависит от места, куда вы его планируете установить и от размеров самого прибора. Единственное неизменное правило для всех вариантов – это воздушный клапан должен быть в самой верхней точке, а сливной кран в самой нижней. Больше никаких принципиальных нюансов нет.

Гидрострелка из полипропилена

Как заявляют производители, полипропиленовые трубы по долговечности не уступают, а порой и превосходят трубы металлические. Что ж, поспорить с этим трудно, а значит использовать этот материал для изготовления гидрострелки, начали практически одновременно с его появлением. Сделать это не сложнее, а если судить по весу материала, то и легче.

В зависимости от конфигурации гидрораспределителя понадобится:

• Полипропиленовая труба соответствующего диаметра.
• Тройники, количество которых зависит от количества отопительных контуров.
• Две торцевые заглушки.

Алгоритм сборки гидрострелки из полипропилена, мало чем отличается от сборки металлического. Основные элементы все те же самые, поменялся только материал. Однако следует учитывать, что не во всякую систему отопления можно вставить подобный гидрораспределитель. Полипропилен способен выдержать довольно высокие температуры, но при использовании твёрдотопливного котла, может возникнуть ситуация, когда температура воды повысится до таких показателей, которые просто-напросто расплавят полипропилен. Случаи эти в большинстве своём связаны с аварийной ситуацией, но рисковать, всё-таки не стоит.

Обвязка с котлом

Можно нарисовать красочную схему с множеством стрелочек и красивых символов, но это настолько просто, что и нескольких слов будет достаточно. Распределитель подсоединяется к котлу при помощи патрубка, через который поступает нагретая вода. В гидрострелке она поднимается вверх и через верхнее отверстие уходит к радиаторам. Оттуда по обратному контуру поступает к нижнему патрубку распределителя и перемешивается с котловым контуром. Таким образом, осуществляется постоянная циркуляция воды.

Гидрострелка с коллектором

Коллектор необходим в системе, где предусмотрены несколько разных отопительных контуров. В этом случае гидрострелка изготавливается по упрощённому варианту, а все патрубки, распределяющие воду по контурам, монтируются к коллектору. Подающие сверху, обратки – снизу. Тот же принцип соединения коллектора и гидрострелки. Горячая вода из котла идёт через верхний патрубок. Холодная в котёл – через нижний. Схема и в этом случае вполне понятна и сборка её не представляет никаких трудностей, хотя времени потребуется значительно больше.

Некоторые итоги

Любые работы строительного направления, в которые входит и установка системы отопления, требуют тщательной планировки. Про то, как просчитывать уклон стены или высоту потолков, распространяться как-то не к месту, а вот повторить основные принципы установки гидрострелки для отопления, весьма полезно.

Первое, что надо продумать – а нужна ли напрягаться самому? Если вы в состоянии смастерить её не привлекая специалистов со стороны, то дело стоит свеч. В противном случае, необходимо просчитать, во сколько она вам обойдётся. Порой будет проще купить уже готовую от заводского производителя, чем вызывать одного, а то и нескольких мастеров, покупать необходимые материалы и оплачивать это всё по отдельности. Тем более что подобрать гидрострелку в магазине, соответствующую вашим потребностям, ничего не стоит.

Второе и последнее. Если вы всё-таки решили делать этот нужный прибор самостоятельно, внимательно изучите, как правильно и качественно это сделать. И только после этого приступайте к работе с соблюдением всех правил техники безопасности.

Гидрострелка для отопления из полипропилена – рекомендации по изготовлению

О гидравлических разделителях для отопления на просторах интернета в буквальном смысле ходят легенды. Им приписывают множество «чудодейственных» свойств и функций. Но цель данной статьи – не развенчание мифов, а пояснение истинного назначения этого отопительного элемента и принципа его работы. Также любителям систем из ППР мы расскажем, как рассчитывается и устанавливается гидрострелка из полипропилена и можно ли ее сделать своими руками.

Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным. Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.

Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Схема обвязки с котлом

Чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, мы предлагаем изучить схему ее обвязки с котлом, представленную ниже:

Теперь оба коллектора связаны между собой перемычкой, уравнивающей давление в подающей и обратной магистрали. Благодаря этому в каждый контур поступит столько теплоносителя, сколько нужно. При этом важно обеспечить такой же расход теплоносителя со стороны теплогенератора, иначе его температура на стороне потребителей может стать недопустимо низкой.

В интернете очень популярна схема гидрострелки (показана выше), изображающая 3 рабочих режима:

• суммарный расход теплоносителя в контурах потребителей и со стороны котла одинаков;
• отопительные ветви отбирают большее количество воды, чем ее обращается в котловом контуре;
• расход в кольце со стороны теплогенератора больше.

В действительности у гидрострелки режим работы один-единственный, он изображен на схеме под номером 3. Добиться идеального режима (№1) невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей все время меняется из-за работы термостатов, да и подобрать так точно насосы нереально. По схеме №2 действовать нельзя, потому что тогда большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Это приведет к понижению температуры в системе отопления, ведь со стороны котла в гидрострелке будет подмешиваться мало горячей воды. Чтобы поднять эту температуру, придется выводить теплогенератор на максимальный режим, что не способствует стабильной работе системы в целом. Остается вариант №3, при котором в коллекторы идет достаточное количество воды требуемой температуры. А уж понизить ее в контурах – задача трехходовых клапанов.

Функция гидрострелки в системе отопления лишь одна – создание зоны с нулевым давлением, откуда смогут отбирать теплоноситель любое число потребителей. Главное, — обеспечить необходимый расход со стороны источника тепла. Для этого реальная производительность котлового насоса должна быть немного больше суммы расходов на всех ветвях потребителей. Подробнее обо всех нюансах рассказано и показано на видео:

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или приступить к ее изготовлению своими руками, не помешает изучить устройство данного элемента. Оно очень простое: полая труба круглого или прямоугольного сечения снабжена несколькими патрубками с разных сторон для присоединения к отопительной сети. Причем патрубки для подключения подачи расположены, как правило, в верхней части трубы, а обратки – в нижней.

Примечание. Указанный способ подключения актуален при вертикальном монтаже гидрострелки. В то же время ее можно устанавливать и в горизонтальном положении.

Чаще всего для отопления применяется гидравлический разделитель, чье устройство предусматривает установку коллектора. Они даже продаются одним комплектом, а изготавливаются из таких материалов:

• низкоуглеродистая сталь;
• нержавеющая сталь;
• из полипропилена.

Существуют и более сложные модели, оборудованные не только воздухоотводчиком и сливным штуцером, но и гильзами для присоединения контрольных приборов и датчиков, а также различными сеточками и пластинами. Они служат для очистки теплоносителя и разделения потоков. Подобная гидрострелка, чье устройство изображено на чертеже, имеет приличную стоимость и требует периодического обслуживания:

Среди домашних мастеров принято делать гидрострелку из металлической трубы, но в силу немалой популярности и дешевизны полипропилена эта тенденция меняется. Ведь даже изготовленный из ППР элемент вместе с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все чаще люди предпочитают сделать разделитель из полипропилена в домашних условиях, чем покупать его в магазине. Для этого нужна ППР труба соответствующего диаметра, тройники по числу будущих патрубков и 2 заглушки.

Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно велик, то потребуется приобрести к сварочному аппарату соответствующую насадку, а при пайке выдержать достаточный промежуток времени. В принципе, сложного ничего нет, тройники соединяются между собой отрезками труб, а с торцов ставятся заглушки. Другое дело, что подобный разделитель может выглядеть не очень эстетично, да и не во всякой системе его можно эксплуатировать.

Дело в том, что теплогенераторы на твердом топливе часто могут выходить на максимальный режим работы, при котором температура воды близка к 90—95 °С. Конечно, полипропилен ее выдержит, но в нештатной ситуации (например, когда отключат электричество) температура на подаче может резко подскочить и до 130 °С. Это случается из-за инертности твердотопливных котлов, поэтому вся обвязка к ним, включая гидрострелку, должны быть металлическими. Иначе вас ждут плачевные последствия, как на фото:

Расчет гидрострелки

Разделитель для любой отопительной системы подбирается либо изготавливается по 2 параметрам:

• число патрубков для подключения всех контуров;
• диаметр либо площадь поперечного сечения корпуса.

Если количество патрубков подсчитать нетрудно, то для определения диаметра необходимо произвести расчет гидрострелки. Он производится через вычисление площади поперечного сечения по следующей формуле:

S = G / 3600 ʋ, где:

• S – площадь сечения трубы, м2;
• G – расход теплоносителя, м3/ч;
• ʋ – скорость потока, принимается равной 0.1 м/с.

Для справки. Столь невысокая скорость течения воды внутри гидравлического разделителя обусловлена необходимостью обеспечить зону практически нулевого давления. Если скорость увеличить, то возрастет и давление.

Значение расхода теплоносителя определяется ранее, исходя из потребной тепловой мощности отопительной системы. Если вы решили подобрать или купить элемент круглого сечения, то произвести расчет диаметра гидрострелки по площади сечения достаточно просто. Берем школьную формулу площади круга и определяем размер трубы:

D = √ 4S/π

Выполняя сборку самодельной гидрострелки, надо расположить патрубки на определенном расстоянии друг от друга, а не как попало. Ориентируясь на диаметр подключаемых труб, вычисляют расстояние между врезками, пользуясь одной из схем:

Заключение

Планируя установить гидравлический разделитель, важно понимать, когда он нужен, а когда нет. Ведь подобное оборудование значительно повысит стоимость монтажа вашей системы. Что касается идеи поставить либо сделать гидрострелку из полипропилена, надо уяснить, что ее совместное использование с твердотопливным котлом невозможно. Спаять же ее из трубы и тройников ППР для специалиста не составит труда.

Построить простой солнечный водонагреватель

Введение

Я видел несколько различных конструкций солнечных водонагревателей и хотел бы поделиться своими. Это довольно эффективная конструкция, поскольку каждый квадратный дюйм поверхности коллектора находится в прямом тепловом контакте с нагретой водой. Вы можете легко изменить дизайн до любого размера, который вам нравится. Я сделал свой 8 футов длиной и 22 дюйма шириной, чтобы он мог поместиться между стропилами на моем чердаке. Тесты показали, что средняя выходная мощность системы составляет около 530 Вт, при нагревании 20 литров воды с 24 градусов C (75 градусов F) до 47 градусов C (117 градусов F) за один час.

Кроме того: я занимаюсь ремонтом крыши в моем доме и планирую построить прозрачную часть крыши на одном участке. Затем я могу поэкспериментировать с различными конструкциями солнечных коллекторов, подобных этому, и легко установить и удалить их внутри своего чердака, вместо того, чтобы выходить на крышу. Это также упростит установку сантехники. Недостатком является то, что если коллектор дает течь, она просачивается в мой дом, а не в мой желоб. См. Подробности в разделе «Строительство солнечного чердака».

Реклама от Google

Предупреждение — не пейте воду

Я не собирался использовать эту конструкцию для нагрева питьевой воды.Используемые пластмассы и клеи будут вымываться в воду, поэтому пить воду, которая находилась внутри панели, — плохая идея. Если вы хотите использовать эту конструкцию для нагрева питьевой воды, вам следует сделать теплообменник. Пропустите воду из коллектора через змеевик из медной трубы, помещенный в резервуар для питьевой воды. Эта конструкция коллектора также не предназначена для того, чтобы выдерживать давление городской воды, но если вы используете теплообменник и соответствующий бак (например, коммерческий резервуар для горячей воды), вы можете использовать такой коллектор для нагрева питьевой воды под давлением городской воды.

Концепт

Коллектор изготовлен из Coroplast (см. Http://www.coroplast.com), который представляет собой гофрированный пластиковый лист, обычно используемый для изготовления вывесок. Он имеет несколько квадратных каналов, идущих вдоль от конца до конца. Когда я впервые увидел этот тип листа, я сразу подумал: «Ого, из него получился бы отличный плоский солнечный коллектор, если бы существовал способ прокачки воды через все эти маленькие каналы». Несколько недель спустя мне пришло в голову такое решение. Если прорезь нужной ширины прорезана продольно в какой-либо трубе из АБС-пластика (таким образом, поперечное сечение выглядит как «С»), тогда эту трубу можно надеть на конец гофрированного пластика.Швы можно заделать, чтобы все было водонепроницаемо. Лист можно покрасить в черный цвет и вуаля … у вас есть плоский солнечный коллектор. Поскольку весь коллектор сделан из пластика, важно, чтобы температура не была слишком высокой, иначе он размягчится и, возможно, возникнет утечка. 80 градусов по Цельсию (176 градусов по Фаренгейту) — это предел. Не думаете, что здесь может быть так жарко? Подумай еще раз. На практике трудно гарантировать максимальную температуру. Вода может перестать циркулировать или полностью стечь по ряду причин, а панель перегреется.Следовательно, это может быть непрактичная конструкция для установки в жилых помещениях, но это недорогая, легко создаваемая экспериментальная система, которая производит столько же или больше горячей воды, чем коммерчески доступные системы. Шахта стоила около 60 долларов за материалы (около 4 долларов за квадратный фут) и около 6 часов строительства.

Инструменты и материалы

Инструменты

• Настольная пила
• Ручная пила
• Пресс сверлильный
• Электродрель
• сверло 3/4 ″
• Кольцевая пила 1 ″
• Нож Exacto
• Рулетка
• Отвертка
• Цифровой термометр
• Пистолет для уплотнения клея
• Напильник круглый

Материалы для коллектора

• 1 — лист пластикового листа Coroplast (4’x8’x4 мм) нарезанный до 22 ″ x90 ″ — 8 долларов США. 50
• 1–4 фута из 1 1/4 ″ трубки из АБС-пластика — 6 долларов США (Примечание: не используйте ПВХ, поскольку он размягчается при слишком низкой температуре, вызывая утечки).
• 4–1 1/4 ″ крышки из АБС-пластика — 10
долларов США
• 2 штуцера с резьбой 1/2 ″ для шланга — 1,00 $
• 1 — картридж силиконового клея / герметика, подходящего для пластика — 3,50 доллара США (Примечание: с момента первоначальной публикации я обнаружил, что Marine GOOP лучше)
• 1 — баллончик с плоской черной аэрозольной краской — 5,00 $

Материалы каркаса

• Лист фанеры 1 — 1/2 дюйма (4х8 футов), разрезанный на 24 дюйма на 8 футов — 8 долларов.00
• Лист полистирола размером 1–3 / 4 дюйма (2х8 футов), нарезанный до размеров 22 x 87,5 дюйма — 2,50 доллара США
• 2-2 × 3 x 8 ′ — 8,00 $ б / у
• 1 — не менее 4х10 футов прозрачного пластикового листа — лом 0 долларов
• винты и скобы разное

Материалы для резервуара / циркуляции воды

• 1 — кулер (или другой резервуар для воды, желательно изолированный) — 20 долларов но у меня уже был один лом
• 1–15 футов садового шланга 5/8 ″ — 5,50 долларов США
• Хомуты для шлангов 2 — 1/2 ″ — 1,50 доллара США

Общая стоимость материалов = 59 $. 50

Сборка коллектора

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 два отрезка длиной 20,25 дюйма каждый. Убедитесь, что общая длина колпачка на любом конце 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. Увеличивайте отверстия грубым круглым напильником до тех пор, пока не сможете продеть в ниппель. Метчика нужной резьбы у меня не было, поэтому я планировал просто приклеить соски на место.
5. Просверлите полукруглый вырез 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, аккуратно проделайте паз по всей длине каждой трубки из АБС-пластика. Полученное поперечное сечение должно выглядеть как «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 сухую посадку 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 клей на все сопрягаемые поверхности перед сборкой и нанося полоску клея на все швы после сборки.
    
11. Повторите то же самое для другого конца гофрированного пластика.
    
12. Дать высохнуть не менее 24 часов.
13. После высыхания разрежьте садовый шланг пополам и прижмите обрезанные концы к ниппелям.
14. Наполните панель водой (просто подсоедините садовый шланг к крану в вашем доме) и проверьте на утечки.
    
15. Если есть утечки, слейте воду из панели, тщательно высушите место вокруг утечки и заклейте большим количеством клея, оставив для высыхания еще 24 часа.
16. Если вы хотите позже рассчитать эффективность вашего коллектора, вам необходимо знать его объем. Это хорошее время, чтобы слить его в ведро и измерить объем (включая шланги). В моем было 7,2 литра.
17. После устранения всех утечек покрасьте поверхность коллектора в черный цвет.

Реклама от Google

Сборка рамы

Вы можете использовать коллектор как есть. Просто выложите его на солнце и прокачайте через него воду.Однако гораздо больше тепла можно уловить, построив для него изолированный корпус.

1. Отрежьте один 2 × 3 до двух отрезков 22 ″ для концов рамы. Ввинтите остальные 2 штанги 2×3 в концы, чтобы получилась прямоугольная рамка.
2. Оберните эту рамку прозрачным пластиком, чтобы прозрачная крышка закрывала коллектор. В моем случае это только для тестовых целей, поскольку я намерен в конечном итоге установить коллектор между стропилами крыши под прозрачным кровельным материалом, который обеспечит готовый каркас.
   
3. Обрежьте фанеру до размеров 24 ″ x8 ′.
   
4. Отрежьте лист пенополистирола до размеров 7 футов 4 на 3 9 дюймов и поместите его по центру фанеры. Это будет утеплитель для тыльной стороны панели.
   
5. Проверьте установку коллектора и просверлите в фанере отверстия диаметром 3/4 дюйма, через которые будут проходить шланги. Сделайте одно из этих отверстий в прорези, просверлив два отверстия диаметром 3/4 дюйма рядом и отрезав дерево между ними. Это сделано для того, чтобы учесть тепловое расширение коллектора. Пластмассы обычно имеют высокий коэффициент теплового расширения.Если ограничить расширение панели, она может деформироваться и вызвать утечку.
   
6. Теперь сложите все вместе: сначала фанеру, затем пенополистирол, затем коллектор, затем прозрачную крышку.
7. Прикрепите прозрачную крышку к задней части фанеры несколькими зажимами (или вы можете прикрутить ее, но сначала вы можете захотеть легко снять ее для доступа к коллектору).

Заполнить панель

Заполнить панель таким образом, чтобы удалить все пузырьки воздуха, легче, чем сделать, если не использовать несколько простых приемов.

1. Поднимите один конец панели и поставьте его на стул или другой предмет (я использовал свой забор). Другой конец положите на пару деревянных брусков, чтобы у нижнего шланга был зазор от земли (помните, что в конечном итоге я хочу установить его на нижней стороне крыши, между стропилами, поэтому я сделал шланги соединенными сзади. вместо боковых сторон).
2. Установите резервуар выше панели и воткните в него верхний шланг.
3. Подсоедините нижний шланг к крану в вашем доме и осторожно включите воду.
4. Смотрите, как заполняется панель. Когда вода начнет выходить из верхнего шланга, дайте ей продолжить и заполните резервуар.
5. По мере наполнения резервуара временно наклоните панель так, чтобы угол выхода верхнего ниппеля стал самой высокой точкой. Это заставляет весь воздух в системе перемещаться к выходному штуцеру, откуда он будет вытеснен.
6. Как только вы перестанете видеть воздух, выходящий из верхнего шланга, верните панель в исходное положение.
7. Закройте кран. Сделайте перегиб в нижнем шланге, чтобы вода не вытекла.Затем снимите шланг с крана.
8. Держите нижний шланг изогнутым, а верхний шланг под водой в баке. Поднимите конец нижнего шланга над уровнем воды в баке и ослабьте перегиб. Медленно опускайте конец шланга до тех пор, пока не начнет выходить вода, затем заткните его большим пальцем и быстро просуньте конец под воду в резервуаре, создавая герметичную систему с минимальным количеством воздуха в ней.
9. Расположите шланги таким образом, чтобы нижний шланг забирал воду со дна бака, а верхний шланг подавал воду в верхнюю часть бака.Что бы вы ни делали, всегда держите оба конца шланга под водой, иначе вы «сломаете уплотнение» и попадете в систему, что предотвратит циркуляцию из-за термосифонирования.

Тестирование

Если вы удалили весь воздух и имеете герметичную систему, и на панель попадает достаточно солнечного света, она должна начать отвод тепла почти мгновенно.

1. Поверните панель к солнцу и поднимите или опустите верхний конец панели, чтобы лучше нацелить ее на солнце.Один конец панели должен быть поднят выше, чем другой, для работы термосифона. Резервуар для хранения также должен быть выше верхнего края панели.
   
2. Пощупайте верхний шланг на выходе из панели. Если ваша установка является термосифонной, она должна быть горячей. Нижний шланг должен быть прохладным. Если это не так, это, вероятно, означает, что у вас есть паровая пробка (пузырьки воздуха), препятствующая циркуляции воды. Снова подсоедините нижний шланг к крану и повторите процесс наполнения, пытаясь удалить все пузырьки воздуха.
   
3. Как только начнется термосифонирование, используйте цифровой термометр с зондом для измерения температуры воды. Вставив температурный зонд внутрь концов шлангов, можно измерить температуру на входе и выходе коллектора. После наполнения у меня ушло около минуты, прежде чем я настроил свой термометр. В то время температура на входе составляла 23 градуса C (в основном начальная температура воды), а температура на выходе составляла 50,7 градусов C (123 градуса по Фаренгейту).
   
4. Измерьте температуру на входе в течение часа или около того (или пока температура не стабилизируется).Температура на входе всегда должна быть самой низкой температурой в системе. Измерение здесь даст консервативные результаты при подсчете количества энергии, переданной воде.

Результаты

На изображении ниже показан график зависимости температуры от времени.

Расход термосифона

Шланги настроены таким образом, что нижний шланг забирает холодную воду из нижней части бака, а верхний шланг подает горячую воду в верхнюю часть бака. Вода в баке не сильно перемешивается из-за небольшого расхода.Следовательно, вода, всасываемая в нижний шланг, остается почти постоянной температуры (исходной температуры воды) до тех пор, пока вся вода в баке не будет выведена и заменена теплой водой, прошедшей через коллектор. Разделение объема резервуара на время до начала повышения температуры дает грубое приближение скорости потока через коллектор.

Объем резервуара = 12,8 литра (Примечание: я наполнил его так, чтобы общий объем воды был 20 литров)
Время опорожнения: 25 минут
Расчетный расход термосифона: 0.8 литров в минуту

Обратите внимание, что расход термосифона уменьшается по мере того, как вся вода нагревается, и разница дисбаланса плотности между баком и панелью меньше.

Расчет мощности

Изменение температуры, которого мне удалось достичь, составило около 23 ° C за 1 час. Теплоемкость воды 4,18 кДж / кг / ° C. В системе было 20 кг воды. Зная эту информацию, можно рассчитать среднюю мощность, фактически введенную в воду:

Мощность = 4.18 кДж / кг / градус Цельсия * 20 кг * 23 градуса Цельсия / 3600 секунд = 0,53 кВт или 530 Вт.

Расчет КПД

Площадь коллектора около 1,4 м2. Энергия солнечного света составляет около 1000 Вт / м2. Таким образом, панель получает около 1400 Вт входящей мощности, когда она направлена ​​прямо на солнце. Эффективность — это просто фактически извлеченная мощность, деленная на доступную мощность.

КПД = 530 Вт / 1400 Вт = 0,378 или 38%.

Это вполне сопоставимо с имеющимися в продаже солнечными коллекторами.Однако я делаю это на своем заднем дворе, используя неизолированные шланги, непроницаемую для воздуха панель, одну пластиковую панель, которая слегка непрозрачна, бак с открытым верхом и без насоса. Тот факт, что я могу достичь эффективности на коммерческом уровне с помощью этой установки, является свидетельством дизайна и указывает на то, что в отрасли есть много возможностей для улучшения.

Почему эта конструкция панели так хорошо работает

В большинстве конструкций бытовых и коммерческих солнечных коллекторов, которые я видел, используются металлические (обычно медные) трубки для отвода воды через панель.К медной трубке прикреплены металлические ребра. Плавники окрашены в черный цвет. Ребра нагреваются и передают тепло к трубке. Металл — хороший проводник, но тепло должно пройти долгий путь через тонкое поперечное сечение, чтобы достичь трубки. В своей конструкции я использовал пластик, который является плохим проводником, но тепло должно пройти всего около 0,3 мм через очень большое поперечное сечение от передней поверхности панели к воде. Я покажу, почему это лучше.

Существует свойство любой тепловой системы, называемое теплопроводностью, которое указывает, сколько тепла (мощности) может быть передано от точки «a» к точке «b» при заданном перепаде температур.Формула:

Теплопроводность = K * A / L
где:
K = теплопроводность (физическое свойство материала)
A = площадь поперечного сечения, через которую должно проходить тепло
L = расстояние, которое должно пройти тепло (расстояние от ‘a ‘к’ b ‘).

Сравнение типичного трубчато-ребристого коллектора и гофрированного пластикового коллектора.

Рассчитаем теплопроводность типичного плоского коллектора.

Предположим, что панель имеет размер 2’x8 ‘с 4 медными трубками, идущими вдоль, и ребрами, выступающими на 3 дюйма с каждой стороны каждой трубки (6 дюймов на трубку х 4 трубки заполняют нашу ширину 2 дюйма).Предположим, что ребра толщиной 1 мм тоже сделаны из меди. Когда ребра нагреваются, площадь поперечного сечения, через которое это тепло должно проходить, чтобы достичь трубок, составляет 1 мм * 8 футов * 8 ребер = 19504 мм2. Среднее расстояние, на которое необходимо отвести тепло, составляет 1/2 ширины ребра или 1,5 ″ = 38 мм. Электропроводность меди составляет около 0,4 Вт / мм / градус Цельсия.

Следовательно, теплопроводность от поверхности коллектора к воде составляет 0,4 Вт / мм / градус Цельсия * 19504 мм2 / 38 мм = 205 Вт / градус Цельсия. Другими словами, разница в температуре воды и ребра в 1 градус Цельсия приведет к теплопередаче 205 Вт. Но панель получает что-то порядка 1400 Вт входящей мощности от солнечного света. Чтобы передать всю эту мощность воде только за счет теплопроводности, ребра должны нагреться на 7 градусов Цельсия выше, чем температура воды.

Предполагается, что медное ребро толщиной 1 мм лучше, чем вы можете найти в большинстве конструкций самодельных труб и ребер. Например, в некоторых книгах для самостоятельного изготовления, которые я прочитал, рекомендуют делать плавники из алюминиевых банок (типичная толщина стенки менее 0,15 мм).

Теперь повторите расчет для гофрированной пластиковой панели.

Площадь поперечного сечения, через которую должно проводиться тепло, является принимающей областью самой панели (2 ′ * 8 ′ = 1486448 мм2). Расстояние, которое должно пройти тепло, чтобы достичь воды, составляет всего лишь толщину пластиковой стенки или около 0,3 мм. Электропроводность пластика составляет около 0,0001 Вт / мм / градус Цельсия. Обратите внимание, что он более чем в 1000 раз ниже, чем медь, что имеет смысл, поскольку пластик обычно считается изолятором, а не проводником.

Следовательно, теплопроводность системы равна 0.0001 Вт / мм / градус C * 1486448 мм2 / 0,3 мм = 495 Вт / градус C. Другими словами, разница температур воды и поверхности коллектора в 1 градус Цельсия приведет к передаче тепла воде в 495 Вт. Чтобы передать мощность 1400 Вт, поверхность панели должна нагреться примерно на 3 градуса выше, чем вода.

Конечно, на практике не все из этих 1400 Вт уходит в воду. Проводимость от поверхности коллектора к воде параллельна другой проводимости от поверхности коллектора к внешнему воздуху.Относительные значения этих двух проводимостей определяют, сколько тепла куда уходит (кроме того: это аналогично току в электрической цепи с двумя параллельными резисторами).

Реклама от Google

Заключение

Несмотря на гораздо более низкую теплопроводность пластика, использование гофрированного пластикового листа в качестве коллектора обеспечивает более чем в два раза большую проводимость между поверхностью коллектора и водой по сравнению с конструкцией из медных труб и ребер с ребрами толщиной 1 мм.

Системы со встроенным считывателем

Если вы пытались построить один из этих солнечных коллекторов или что-то подобное, дайте мне знать (оставьте комментарий ниже). Я буду рад опубликовать фотографии вашей системы и любые данные, которыми вы готовы поделиться, или просто ссылку на ваш веб-сайт, если он у вас есть.

• Alex Nuget разработал похожую конструкцию с прекрасным механизмом «выключения панели». Он использует черные частицы внутри панели, которые оседают на дно панели, если вода перестает течь.Это предотвращает катастрофический отказ из-за перегрева панели в случае неисправности циркуляционного насоса или какого-либо другого компонента системы. Он называет свой дизайн панелью частиц. Вы можете узнать больше об этом на сайте www.particlepanels.com.
• John Hearty построил дренажную систему, аналогичную моей конструкции, но с использованием черной краски в воде, а не окрашивания панели в черный цвет. Он поделился некоторыми фотографиями, которые я разместил здесь: солнечный водонагреватель Джона Харти.

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 (включает планы)
• Фотоэлектрическое электричество
• Солнечная грелка для детей (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
Прикрепите их к столу, 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 необязательно.

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
• Плоская черная краска
• Кусок пластиковой пленки или тонкого плексигласа, 10 ″ X 16 ″
• Клейкая лента
• Цифровой термометр

Это ящичный обогреватель.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 на солнечных батареях
Я построил 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
• Плоская черная краска
• 3 ″ X 4 ″ кусок Visqueen

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 получил 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
• металлическая чашка, окрашенная в черный цвет
• трос

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. Варочная панель с линзами 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 по планам 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 элементах и ​​электростанциях
• Чертежи солнечной печи из пивных банок
• Прочие 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
Веревка для белья; и солнце входит в окно, выходящее на южную сторону.
Солнце обладает большой мощностью, 1000 Вт / квадратный ярд.
Виды энергии; уголь, газ, гидроэнергетика и ядерная энергия загрязняют окружающую среду, солнечная энергия используется только в процессе производства
Будет иметь важное значение в будущем, в течение всей 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, внимательно 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 — Мастерские — 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 кухонных плит
— 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 кареткой 1 1/2 ″ X 1/4 ″ с барашковыми гайками для удержания угловых опор.
— Картон 18 ″ X 40 ″ для построения параболы.
— краска тоже костюм

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 ПОЖАР.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 1 ″ X 4 ″, каждая длиной 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 стержни 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 дисциплинами 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 Achievement Standards Network (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, например в движении, звуке, свете и тепловой энергии. 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!

Государственные стандарты Common Core — 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, пенополистирол, 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, пенополистирол, хлопок или мятые газеты)
• Кусок картона такого же размера, как площадь пола картонной коробки или противня
• Трубка из мягкой меди 3 фута (91 см) (внешний диаметр 3/8 дюйма; продается в хозяйственных магазинах)

Каждой группе необходимо:

• Секундомер (или часы или таймер для отслеживания времени до 20 минут)
• 4 чашки из пенополистирола (любого размера, но подходящего размера, поэтому их 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
• Упаковка или клейкая лента и степлер для изготовления / модификации картонных коробок
• Сверло (по желанию), чтобы проделать отверстие в металлическом контейнере; 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 трубке для облегчения измерения
• Инструмент для гибки медных трубок (см. Рисунок 4; если он недоступен, попросите учащихся использовать жесткую цилиндрическую поверхность для сгибания трубки)
• Резак для 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
• Мерная чашка 1 литр

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 по проводимости . 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 неэффективен в ночное время 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 9 10 25 o 9 10 26 C и конечную температуру 25,5 9 10 25 o 9 10 26 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
• Дни 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. ).
• Соберите материалы.
• Приготовьте образцы солнечных водонагревателей для демонстрации ученикам. 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 разработать свой водонагреватель в рамках 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 том месте, 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 Примере A и Примере B) или создать свою собственную. Создание коллектора с длинной спиральной медной трубой, по которой течет вода (Пример A), работает в коллекторе из картонной коробки. Для создания коллектора с серией 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 студентам найти способ согнуть медные трубки (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 вашего прозрачного пластикового защитного листа. При таком подходе вода течет по медным трубкам, поэтому нет необходимости в водонепроницаемом коллекторе (подойдет картонная коробка).
2. Выровняйте 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. Вырежьте кусок картона по размеру внутреннего 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 в работе 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. Рисунок 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 Рисунке 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. Используйте аэрозольную краску, чтобы покрасить медную трубку в черный цвет.
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, вытянув трубки из отверстий по обе стороны от 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 зафиксируйте коробку прозрачной крышкой.

Рис. 6. (слева) Вырежьте отверстия в боковой части 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 пенопласта.
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 полученные результаты и изучить идеи по изменению дизайна (улучшению).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 некоторых металлов, какова причина выбора медных трубок для нагревательного устройства? (Ответ: он имеет самое высокое значение проводимости и, следовательно, быстрее всего передает тепло.)
• Какова цель изоляции резервуара для воды? (Ответ: Чтобы предотвратить передачу тепла из резервуара обратно в атмосферу [повысить эффективность, добиться оптимизации].)
• Какой смысл красить медную трубку в нагревательном устройстве 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 занятия проведите в классе обсуждение критериев, которые могут быть важны при проектировании солнечного водонагревателя, и научите 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 как в классе, так и 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.)

Вопросы по инженерному изменению дизайна : Предложите учащимся 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 простую насосную систему (например, небольшой аквариумный насос) в водонагреватель, 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 отвечает 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 компании

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 уже знаком с

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 такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на изучение

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 для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, P.E.

Вирджиния

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

получил огромное удовольствие «.

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 во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

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, P.E.

Огайо

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

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать 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

Доступно и просто

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 признать, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

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

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Э.

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 дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

.

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

пора искать где

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 сдать

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

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 дополнительно

аттестат. «

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 предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

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

хорошо организовано. «

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

Building курс и

очень рекомендую . «

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики 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, когда.»

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 демонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

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

поможет по моей линии

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, как зарегистрироваться и 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 Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться.

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, 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 создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

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

один час PDH в

один час «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал . «

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

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

Дуглас Стаффорд, P.E.

Техас

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

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

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 — это очень удобный способ доступа к информации по

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать. «

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Выбор лучших пластиков и материалов для коллекционных изданий и товаров для видеоигр | WAYPOINT

Пластик — чрезвычайно универсальный материал для изготовления самых разных товаров: статуэток, коллекционных предметов, статуй и т. Д. Но есть много разных типов пластика, которые следует учитывать при создании товаров для вашей следующей игры. Популярные товары для пресс-китов или коллекционных изданий часто включают фигурки и статуи.Это не просто предметы коллекционирования, они служат для дальнейшего понимания персонажей, окружающей среды и объектов вашего мира. Как маркетинговое агентство видеоигр, нам часто нужно решить, какой материал лучше всего использовать для той или иной фигурки или статуи. По опыту команда Waypoint знает, что выбор подходящего материала для вашего проекта важен для того, чтобы модели вашей игры оживали должным образом.

Мы рассмотрим несколько стандартных пластиков, а также их плюсы и минусы. Все они отличаются прочностью, текстурой, стоимостью и другим.Не существует идеального материала для каждого случая, но он должен помочь вам решить, какой из них лучше всего соответствует видению вашей игры.

ПВХ

Поливинилхлорид (ПВХ) — это, вероятно, то, с чем вы больше всего знакомы, и на то есть веские причины: он недорогой, с ним легко работать и его легко красить. Просматривая в Интернете фигурки и статуэтки малых и средних размеров, вы, вероятно, обнаружите, что большинство из них сделаны из ПВХ. Если ваш следующий пресс-кит / коллекционное издание будет выпускаться серийно, ПВХ — хороший выбор с финансовой точки зрения.Формы для отливок из ПВХ также легко использовать повторно.

Фигурки из ПВХ

обладают низкой устойчивостью к высоким температурам и давлению; это означает, что они могут столкнуться с проблемами в интенсивной среде. При приложении давления ПВХ с большей вероятностью изгибается, а не ломается. Со временем статуи из чистого PVS, как правило, имеют проблемы с наклоном (особенно, когда они больше). Также держите небольшие модели из ПВХ подальше от детей младшего возраста. ПВХ содержит вредные добавки, которые могут быть опасны при проглатывании. Фигурки из ПВХ не являются игрушками и, как любую сложную модель, никогда не должны лежать без дела.

Однако более качественный ПВХ может быть усилен путем его конденсации, увеличения плотности и преодоления проблем с наклоном. Но из-за низкой устойчивости к нагреванию и давлению ПВХ довольно пластичен. Если у модели из ПВХ когда-либо возникнут какие-либо структурные проблемы (наклон или изгиб), вы можете аккуратно исправить это, применив тепло и придав ей форму. Если вам когда-нибудь понадобится вернуть цвет вашим моделям из ПВХ, базовая акриловая краска отлично прилипнет. Поскольку ПВХ поддается модификации, неудивительно, что он так широко используется.

АБС

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) сильно отличается от ПВХ. В отличие от ПВХ, АБС чрезвычайно прочен. Интересный факт: если вы когда-либо ступали босиком на Lego, вы точно знаете, насколько прочен чистый ABS. Однако не многие статуэтки и статуи сделаны только из АБС-пластика.

Фигурка ассасина

АБС — это прочная система, но у нее есть и недостатки. Фигурки из АБС-пластика не поддаются росписи и обычно предварительно грунтуются. ABS также очень гладкий и не идеален для мелких сложных деталей.Хотя ABS обладает некоторой твердой гибкостью, он, скорее всего, сломается, если приложить достаточное давление (вместо изгиба). Осторожно не оставлять фигурки из АБС на долгое время под прямыми солнечными лучами это может привести к потере цвета и ломкости АБС со временем. Несмотря на то, что ABS известен своей прочностью, всегда учитывайте среду, для которой предназначены ваши фигурки.

ABS обычно используется для частей фигурок, несущих нагрузку, таких как ноги или основания. В сочетании с ПВХ, АБС полезен для создания базовой структуры фигурки, в то время как ПВХ обрабатывает более сложные детали или формы.Чтобы избежать перекоса или деформации, многие фигурки изготавливаются как из АБС, так и из ПВХ.

Винил

Считать винил собственным пластиком — некорректное определение. Винил покрывает широкий спектр пластмасс; даже ПВХ технически является разновидностью винила. В зависимости от способа изготовления винил может иметь множество различных свойств. Некоторые виниловые фигурки похожи на ПВХ, в то время как другие имеют те же качества, что и АБС. В последние годы наблюдается всплеск популярности виниловых статуэток из мейнстрима с популярностью Funko Pops.

Смола, полистон и холодное литье.

Фигурки Halo, отлитые холодным способом

Эти три имеют много общего, но также имеют разные индивидуальные свойства. Все они имеют прочную конструкцию; однако в целом они хрупкие и в случае поломки могут расколоться. Все три также более устойчивы к температуре и влажности.

Смола

повторяет гладкость ПВХ, но не может быть окрашена так легко. По этой причине смолу, как и АБС-пластик, перед окраской необходимо загрунтовать.Смола легко поддается шлифовке и резке, она может удерживать детали так же, как и ПВХ. Фактически, многие наборы для хобби используют смолу из-за этих свойств. Поскольку они отлиты из гибкой формы, фигурки из смолы не нуждаются в таком большом разрезе, как фигурки из ПВХ. Смола также тяжелее поливинилхлорида и делает материал более прочным. Однако упаковка фигурки из смолы должна быть хорошо изолирована от ударов, иначе смола склонна к трещинам или сколам.

Полистон и холодное литье похожи на фарфор.Polystone — это смесь смолы, которая имеет тенденцию быть более хрупкой. Но полистон также может поддерживать изрядное количество мелких деталей. По ощущениям и весу полистон сравним с настоящим камнем. Эта впечатляющая текстура наряду с его способностью отображать детали — вот почему полистон является одной из самых популярных смол массового производства.

Coldcast — это смола, смешанная с металлическим порошком, придающая ей впечатляющий вид. Смесь затвердевает через долгое время, отсюда и ее название. Ни один из этих материалов не пользуется такой популярностью, как ПВХ или АБС, но у них есть свои уникальные качества, которые следует учитывать. Хотя они имеют более высокую цену, эти три материала могут обеспечить поразительную визуальную разницу для фигурки / статуи по сравнению с другими пластиками.

Очистка и уход

После того, как вы сделаете фигурки, также важно иметь дело с различными типами материалов. Основными факторами риска для статуэток и статуй являются солнечный свет, тепло, пыль, грязь и влага.

Как указывалось ранее, прямые солнечные лучи могут повредить краску на фигурках.В первую очередь это относится к моделям из ПВХ, АБС и смолы. Но это повреждение также может происходить с различными источниками света, такими как люминесцентные лампы. Если вы показываете свои фигурки на светящемся дисплее, светодиоды обычно безопасны. Если это невозможно, держите модели как можно дальше от источника света и всегда выключайте источник света, когда это возможно. Тепло может повредить структуру фигур, хотя полистон и холодные отливки более устойчивы, чем остальные. Поддержание постоянной температуры важно для долговечности ваших фигурок, независимо от того, из какого материала они сделаны. Не следует размещать модели рядом с кондиционерами или электронными устройствами, которые могут нагреваться (например, компьютерная башня).

Пыль может быть более проблематичной в зависимости от того, где хранятся ваши фигурки; открытая полка будет собирать больше пыли, чем стеклянный шкаф. Если ваши фигурки содержат много деталей, пыль может осесть в самых разных уголках. Сжатый воздух лучше всего работает с пылью, застрявшей в действительно труднодоступных местах. Грязь собирается на фигурках из-за натуральных масел и пыли с рук людей.Лучше всегда мыть руки перед тем, как брать в руки статуэтку. Несмотря на это, также важно регулярно чистить наши фигурки.

Пластик в целом водонепроницаем, но статуэтки нельзя тереть, иначе вы рискуете повредить краску. Вы также можете пропитать фигурки водой с моющим средством или средством для мытья посуды. После мытья обязательно дайте фигуркам высохнуть естественным путем или высушите их самостоятельно ватными шариками. Оставление влаги на фигурке может повредить краску или ослабить швы. Фигуры из пластмассы, полистоуна и холодного литья нельзя мыть водой; они имеют более нежную текстуру, чем ПВХ или АБС. Вместо этого влажная ткань или ткань из микрофибры могут хорошо очистить эти материалы. При чистке статуэток нельзя использовать никакие другие чистящие средства (например, спирт), кроме мыла. Если вас больше интересует, как ухаживать за пластиковыми фигурками, вы можете почитать подробный блог My Figure Collection.

Статуя Премиум-издание Орден 1886 года

В целом, многие из этих материалов могут сделать ту работу, которая вам нужна для вашей игры, но всегда важно учитывать все возможные варианты.Нужно много простых фигурок? ПВХ — отличный выбор! Простая конструкция, которая должна быть очень прочной? АБС или даже винил могут это сделать.