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[其他]2018年给自己挖个巨坑——DIY真空管平板太阳能热水器(2018/3/18更新进度) [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2018-03-06
所有文字均为原创,非经作者本人书面许可,任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部,并不得以任何形式传播。本文部分图片来自于网络,如对您的权益产生侵害,请与作者联系删除,谢谢!
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进度说明
因为是利用周末时间弄这个,所以进展比较慢,这里把项目的进度列一下
太阳能板:真空太阳能集热管已经到货、铝合金底框已经装好,铜管已经焊好,准备接水管测试是否漏水
盘管水箱:已经到货
水泵:已经到货
PPR管:为去取货(本地卖家)
PPR管件:已经到货
PPR管保温材料:已经到货
温控器:已经到货
排气阀:已经到货
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新搬的家外面有个接近100平米的大露台(下方是临街商铺),因为没有出入口通向公共区域,基本算是各家自己的平台,只是朝向不太好,朝西南方向,平时在露台上种了点菜。





一、为什么要自己组装太阳能,和选择的方案
从装修开始,就想着如何充分利用这个露台,最容易利用的就是太阳能。
面积不是特别大,而且有高空抛物的风险,平时也希望能在露台上活动活动,所以占地较多的太阳能发电板就首先排除掉。
太阳能热水器考察过几种:水箱和太阳能真空管一体式的首先也被排除了,原因也是占地和怕高空抛物,此外还要考虑台风季节被风刮跑的风险(广东沿海,每年总要发几次台风预警),然后又因为安装位置和尺寸问题,把市面能找到的所有的成品平板太阳能热水器全部排除。
也就只剩下最后一条路:自己DIY平板太阳能热水器。

安装位置如下图所示,可选的地方只有2个:1、窗户下方,长度2.5-3米,高度0.9米,朝向西南方向,如果垂直安装平板,缺点是太阳热量最大的中午吸热能力会比较差,而且不太好固定太阳能吸热板(背靠窗户不能打膨胀螺丝固定,地面怕破坏防水层也不敢打膨胀螺丝),优点是不怕高空抛物,而且平台很美观,水管管路也比较好布置;2、露台边缘的平台上,宽度0.9米,中间有防雷用的钢筋(因为不敢动这个钢筋,所以所有的平板太阳能吸热板都不能安装在这个位置),如果平板吸热板放在这个位置,中午的吸热效果会很好,但缺点是怕高空抛物砸到,此外水管管路布置就比较麻烦,要穿过露台



平板太阳能分为4种:
1、借用淘宝卖家的图,细铜管呈横向,吸热膜焊接在细铜管上,起到吸热传热的作用,铜管和吸热膜底部侧面用岩棉进行保温,铝合金边框固定,背面用镀锌钢板进行保护,正面用钢化玻璃保护。






这种造价便宜,淘宝上全新板甚至有500-600元一块(2*1米),但是这种有几个缺点:1、吸热效率低,2、寿命短,背面的金属薄板时间一长就腐蚀穿了,钢化玻璃和铝合金边框中间的密封条老化进水后,吸热膜遇水腐蚀后吸热效率就大大降低,而且岩棉进水腐烂后也会降低保温效果,如下图所示

2、还是借用淘宝的图,基本可以视为是第一种的改进型,边框和背板,改成了一体成型的外壳,避免了金属薄板不耐腐蚀的问题。

这种相对于第一种耐用一点,但是还是没有解决钢化玻璃密封老化的问题,和吸热效率低的问题

3、继续借用淘宝卖家的图,这种结构和上面2种就完全不同了,吸热利用最普遍的真空太阳能管进行吸热,细管(有铜管和铝管2种)在真空太阳能管走一个U型回路,一头接进水主管,一头接出水主管,边框用铝合金框固定。这种吸热板价格和第2种差不多,优点是吸热效率好,但是缺点是容易被高空抛物砸坏,不过只要没砸断走水路的细管,重新换一根真空太阳能管即可


4、这种就很少见到有单独的吸热板买,基本都是成品太阳能热水器整机,和第3种比起来,主要是在真空吸热管里走水的细管,换成了封闭的热管,由热管将太阳能真空管中的热量带到水管中。这种热效率未知,但是估计应该不会差,同样缺点是容易被高空抛物砸坏




综合我所有能找到的平板太阳能吸热板的资料,决定按照第3种的方案进行DIY。为什么不买成品?露台边缘的平台上的防雷钢筋不锯断的话是放不下任何成品太阳能平板吸热板。

既然方案已定,画了一个大概的结构草图,红色代表入水主管和出水主管,蓝色代表吸热细管,入水和出水主管综合加工难度、价格等各方面因素,选用了25mm外径,2mm壁厚的紫铜管,主水管上打一排6mm直径的孔,间距75mm。吸热细管选用了6mm外径、1mm壁厚的空调紫铜管。吸热细管用专用弯管器弯成180度后,2头用氧焊焊接在出入水主管上,真空太阳能管再套在吸热细铜管上,再用铝合金框架进行固定

完成以后,整体水路图如下:


二、所有用到的材料和工具
工具准备方面:
焊接铜管需要用到丁烷焊枪、焊条,切铜管要铜管割刀,弯铜管需要用到弯管器
焊枪的选择:
紫铜熔点是1400度左右,虽然丁烷喷枪也能达到1400度,但是融化磷铜焊条还是有点困难。最终决定还是上氧焊,选择了艾镁便携焊炬套装,这样丁烷气瓶接头、氧气瓶接头、回火防止器、气管、焊枪一套全齐了,自己准备氧气瓶+丁烷气体就行,氧气瓶还能从同事家借用(同事养海鱼要用到氧气)




焊条是买艾镁焊炬的时候顺便一起买的,卖家没写牌子,拿回来一看上面钢印打着QIXING,也不知道是不是真的七星焊条
铜管割刀也是买艾镁焊炬的时候顺路带的,15块钱的便宜货,用完这次就打算扔的

据说岩谷的假货太多,焊炬气体就选了国内知名品牌金宇的,不知道好不好用

弯管器选了好多个,但是很多不合适,原因如下:
因为铜管要弯成180度后塞进直径58mm的真空太阳能管内,那么对弯管半径就有严格要求。
58mm真空管内径实际44mm左右,扣除2根铜管的直径6mm*2后,实际弯管直径只有32mm,也就是弯管半径要做到16mm以内才行。找了半天,淘宝上卖的最多的大圣6/8/10mm通用弯管器弯管半径达到17.5mm,就我买的这种6mm专用弯管器弯管半径只有14.2mm,即便太阳能管内部直径有一定的误差,塞进去应该问题不大


工具图片后续再补……

承压保温水桶:
首先说容量的选择,容量不能太大,从成品的平板太阳能热水器来看,一块2平米的的吸热板一般都是搭配100-120L水箱,从商用太阳能工程案例来看,每平米的真空管太阳能也是匹配50L水桶,如果水桶太大,冬天阳光少的情况下水桶类水温就很难上去,我预计做2块太阳能板,一共4平米左右,也就是最多搭配200L水箱。加上后期计划上空气能,空气能搭配水箱也绝大多数以200L水箱为主。那么水箱容量大小就定在200L

因为后期要预留能改成空气能热水器的能力,那么肯定要氟循环盘管水箱,盘管材质大多数都是316不锈钢,极少数卖家还是用的纯铜管,不知道哪种好,还是跟随大流选不锈钢

盘管方式有内盘管和外盘管2种,但是单独买的盘管水箱好像只有内盘管,没有外盘管的,所以这个没得选
200L水箱盘管长度分为25米和30米2种,25米搭配小1P或者1P的主机,30米搭配1.5P主机,因为空气能我是当成备用加热方案,所以选择了便宜的25米盘管

水桶结构内胆+保温层+外桶,内胆分为搪瓷内胆和304不锈钢内胆,搪瓷内胆便宜,但是据说焊缝处容易脱落生锈,还是选择304不锈钢内胆吧,200L内胆一般是1.2mm-1.5mm,尽量选择1.5mm的,保温层没得选,基本都是50-55MM聚氨酯发泡保温层,越厚越好。外壳基本就3种,彩钢板、202不锈钢、304不锈钢,价格由高到低,因为我的水桶只能放在户外,必须选304不锈钢。





真空太阳能管
真空管类型分为3种,普通管、三高管和紫金管,从网上找来的资料说:肉眼看,普通管和三高管外表是暗蓝色的、紫金管外表是暗黑色的;在阳光下从管内看,普通管偏蓝、三高管偏红、紫金管非常红,同规格的紫金管最贵,三高管比紫金管稍微便宜,普通管好像目前都基本没有了。效果上紫金管最好,三高管稍差

真空管规格也非常繁多,直径有47mm、58mm、70mm三种,长度有1.2米、1.5米、1.6米、1.8米、1.9米、2米、2.1米众多规格,47mm肯定不能用,综合价格因素选择了58mm*1.8米规格的,好像这种用途也是最广泛的真空太阳能管

这里8一下购买途径,淘宝的紫金管普遍价格是25一根包邮包破损,6根起就能发货,而阿里巴巴上很多销量很大的卖家单价才10块钱出头,个别规格包破损但是不包邮,数量要18-20根才发货,如果发物流自己去提货,算下来还是比淘宝要便宜不少,因为我准备做2块板,每块板需要11根,准备在阿里巴巴上买24-26根

太阳能管已经到货,一共买了3箱每箱10根共计30根,不幸其中一箱碎了4根,剩下的也足够我装2块板用的了,看颜色好像不是紫金管而是三高管,看在价格的份上,三高就三高吧……反正才11.5一根,算上120元的运费平摊到每根,也就16一根不到,比起淘宝25一根的价格便宜多了




各部件之间连接的水管暂定用DN20  PPR管,出入水主铜管用免焊的铜管卡套转4分外丝,再接PPR管4分内丝接头。入水铜管另外一头用铜管堵头焊接封闭,出水铜管另外一头用免焊的铜管卡套转4分内丝再固定25cm长4分盲管,用于固定温控探头。




PPR水管准备实体店买了,网上买运费不划算,而且多了少了都麻烦,而且价格方面实体店也没贵多少
但是PPR管件实体店就贵多了,这个可以淘宝搞定
昨晚(2018/3/13)在网上下单了PPR的管件,结果忘记下阀门和排气阀用的三通,早上起来准备补单结果发现卖家竟然已经发货了

昨天(2018/3/21)无意中看到某个网页说PPR管不适合太阳能用,应该用铝塑管,因为PPR适用温度只有-5~110℃,超过90度以后PPR会变软,而且温度变化过大PPR管也会变形……本来想把PPR管件退了换铝塑管的,再看完淘宝的铝塑管和管件后,还是决定继续用PPR算了……

排气阀基本都是2种,一种小的黄铜的,一种大的不锈钢的,看了一下评价,小的黄铜的有说有漏水的情况,大的不锈钢的有一些卖家是原来用过小黄铜排气阀的,干脆一步到位买不锈钢的了



保温材料看了一下只有2种,一种聚乙烯(PE)保温管,另一种是橡塑保温管,综合对比优缺点,选了开口的聚乙烯(PE)保温管(15mm厚)再加上户外用的玻纤铝箔胶带包裹

三、过程
铜管买回来以后,首先要在主铜管上钻孔,按照预计的太阳能管宽度进行钻孔,太阳能管一般直径58mm,我按照间隔75mm进行的钻孔,也就是每根管中间的距离17mm,钻完以后,感觉距离有点窄,按照82-85的距离比较合适



细铜管弄直后按照3.3-3.4米一根切管,然后折成U型,U型没有必要做一样长短,因为主铜管不太可能能并排放置






接下来就是把U型细铜管长的一边全部焊接在一根主铜管上,短的再焊接在另外一根上,细铜管不要进入主铜管太深,以免影响水流循环




这个周末把框架组装好,铜管也焊接好了,下周太阳能管到货后,接好PPR管就可以测试了
更新图片,文字慢慢补





四、费用清单:
工具类:
焊枪、焊丝、铜管割刀(含运费)  153.5
弯管器    22
卡式炉丁烷气罐   52

材料类
粗铜管+细铜管+运费   548
铜管卡套+铜管帽    40.6
温控探头盲管+运费    21.3
水泵        243
盘管水箱           1535
太阳能真空管加密封圈    377.5
PPR管件    40.72
PPR管阀门   60.21
304不锈钢排气阀     27.74
铝合金框架    103
水管保温管与铝箔胶带   112.44

今天更新水路和电路系统,黑色部分是本次太阳能完成后的情况,黄色框内是远期增加空气能加热部分,各类阀门没有画在图纸上



未完待续……















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sckocn M币 +1 優秀文章 2018-06-18
girlstorm M币 +20 優秀文章 2018-06-18
hongo M币 +20 優秀文章。那么大的氧气瓶和小丁烷罐在一起工作很滑稽。。。 2018-04-12
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