Солнечный коллектор для умеренного климата

[mtit]

Там, где я живу, зимы бывают суровые, и даже если солнышко чето там и подогревает, то мороз это же и отберет

Огульно. Метелей зимой бывает не сильно больше. чем пасмурных дней летом. Но зимой - если не метель, то небо - чистое. А Солнышко - оно не знает, зима у конкретного индивидуума, или лето. Вопрос встает чисто в теплоизоляции коллектора. Т.е. в цене. Трубка с теплоносителем, сделанная из графена. В вакуумированной, стеклянной колбе с серебренным отражателем и "парниковой" передней стенкой. Т.е. такой, что ближнее ИК - пропускает, а дальнее - переотражает внутрь. Там так-же будет теплая вода, как и летом.

[Variant99]

Я мельком глянул цены на готовые солнечные коллекторы - ухуху, 100-300 тыщщ руп.
Даа, "зеленая энергетика" дорого обходится.

[VASSILIJ]

Так-с, внёс сторожевой таймер, убрал лишние транзисторы и оптроны, подтяжки на массу поставил. С клапанами и арматурой конечно вопрос хороший. В голове-то всё уже давно нарисовано, но надо теперь мне сделать на бумаге. А то бывает, как в афоризме (вроде здесь видел): запомнил одно, вспомнил другое. Сейчас архив в первом сообщении обновил, недостатков должно стать немного меньше.

[sstvov]

Я даже на календарь посмотрел, уж не 1 апреля ли

[Variant99]

При симуляции в Протеусе не следует симулировать всё сразу, начиная от блока питания и закачивая контроллером и датчиками, это плохо симулируется в куче и не нужно. В Протеусе есть шины питания постоянного напряжения (значок Terminals Mode -› POWER), вот их и использовать. Указание на таком терминале +5V подключит этот терминал к источнику питания +5V.

А в реальном устройстве в качестве блока питания используйте лучше готовый БП в кожухе или устанавливаемые на печатную плату. Например, MeanWell RS-15-5 или MeanWell IRM-15-5. Они работают хорошо и надежно (сам многократно использовал).

Дальше, вместо биполярных транзисторов управления реле лучше использовать полевые транзисторы - мосфеты, например из того, что есть в Протеусе - IRLML2803 или иной аналог.

Подсветку индикатора можно включать не с кнопки, а с ножки микроконтроллера через мосфет. И яркость подстветки можно не регулировать. Или регулировать методом ШИМ (широтно-импульсная модуляция). В Протеусе так же яркость подсветки не симулируется. Резистор на 10 кОм в подсветке это конечно много. Её ток - 10 - 60 мА, поэтому резистор обычно на 4,7 - 10 Ом. Да и в принципе отключать подсветку не обязательно.

Касательно логики работы системы я уже говорил.
Вот тут примерная схема подобной установки, правда, без датчиков и запорной арматуры:

И вообще, информация: https://energotrade.su/blog/hot-water.htm

Из арматуры нужен электроклапан наполнения бойлера холодной водой, и он должен называться не "Перегрев", а просто "Наполнение бойлера". И открываться он должен не только по условию перегрева, но и по условию снижения уровня воды в баке. А значит, нужен датчик уровня воды. Это может быть обычный поплавковый датчик - трубка с двумя магнитными герконами и поплавок с магнитом. В общем, уровень воды в бойлере надо отслеживать.
И еще, если за некоторый промежуток времени не происходит наполнение бойлера до заданной отметки, значит, в водопроводе нет подачи воды - ошибка функционирования.

Кароч говоря, логику работы и схему водоснабжения нужно проработать в первую очередь. Потому что сейчас есть проблемы в ней. Просто задавайте сами себе вопросы типа "А что будет, если...", "А когда условие X, тогда что будет...".
Потому что я уже задаю эти вопросы. "Если вода перегрелась в системе и вы добавляете в нее холодную воду, но система заполнилась и нужно слить часть горячей воды, и КУДА будет сливаться эта горячая вода?"

Во-вторых. Солнечный коллектор - это просто трубки. По типу радиатора, только наоборот. Так вот, в коллекторе, по идее, должна поддерживаться цикруляция воды. На малой скорости, но циркуляция. Скорость циркуляции можно регулировать на основе разницы температур входящей и выходящей воды.
Готовые коллекторы с вакуумными колбами и фокусирующими отражателями, как тут кое-кто говорил, стоят нехило так денег. Беглый гуглопоиск ориентирует на цены порядка 100 тыс.руб.
Самодельный же, без вакуума и утепления, морозной зимней ночью - ну низнаю, сомнительно мне кажется.
И я почитал, что в гелиоколлекторах для зимы в качестве теплоносителя применяют вообще даже не воду, а водно-гликолиевые растворы. Но это, как я понимаю, для отопления.

[VASSILIJ]

В интернетах полно схем с двухконтурными бойлерами косвенного нагрева на антифризе. А нужен ли мне двухконтурный? - вопрос хороший, учитывая, что под снегом эксплуатация и не планируется. Максимум от замерзания защитить до слива (защита от лени и амнезии). С одноконтурным пока предварительно так вижу (во вложении). Давление в водопроводе не менее 3 атм (дальше манометр не показывает). Ставим реле давления с местной барахолки, обрубаем фазу от всей системы, если вдруг какие-то ремонтные работы. При работе душа приток постоянный, датчик наполнения кажется избыточным. Бойлер заводской, сбросной клапан и защита от сухого пуска в нём с по умолчанию. Не уверен, что дополнительная функция контроллера будет надёжнее. С полевиками - принято для трассировки. В симуляции они почему-то зависают при количестве больше 2. Что касается утепления - так это просто - пеностекло (воды не боится) 5 см и стеклопакет однокамерный. Вакуум конечно хорошо, это на будущее, если всё будет классно. По блоку питания - не люблю импульсники, хотя ТПК-2 может быть на пределе. Тут пока тоже есть нюансы. Для подсветки думаю лучше 555 поставить, меньше гемора с настройкой ШИМа. Пока схему не обновлял - в процессе.

[Variant99]

Мдя. Ну, как хотите - дело ваше.
Как по мне, так сливать горячую воду наружу в землю - как-то неэкономично. Я бы лучше прикрутил на гелиоколлектор моторизованную отражающую шторку. Ведь когда у нас закипает чайник, мы его выключаем, а не выливаем кипяток и заливаем холодную.
Не знаю, может в "зеленой энергетике" так принято, поскольку вода - восполняемый ресурс.
Но всё равно, в приведенной схеме я вижу потенциальные проблемы. Одна из них - допустим, при перегреве воды в гелиоколлекторе открывается клапан сброса горячей воды из верхней части коллектора. Чтобы её удалить, нужно снизу коллектора загнать насосом холодную воду. Окей, допустим, холодной воды в системе вообще нет, и в водопроводе тоже нет. В этом случае через верхней клапан воду удалить не получится, придется сливать её через "холодную" трубу и обратный клапан насоса при выключенном насосе, загнать её обратно в пустой бойлер самотеком.

Импульсные БП сейчас работают везде - и в вашем телевизоре, и в компьютере, и в зарядке смартфона. По крайней мере, диапазон напряжений сети у них выше.

Подсветку индикатора регулировать в принципе то не обязательно. Можно подобрать гасящий резистор под комфортную яркость свечения. Я ставил обычно в диапазоне 15-30 Ом, что дает хорошую читаемость при разном освещении и умеренную яркость в темноте. Поэтому, резистор подобрать по месту, а все регулировки и выключалки - убрать.

Классическая и рабочая схема с мосфетом выглядит вот так:

[zoog]

не хватает простого квазимеханического предохранителя (по температуре)

Офф: не раз встречались стабилизаторы, просто утыканные подобными "термостатами", иногда до 7 штук на изделие, - сгоревшие с пламенем.

[CodeNameHawk]

Подсветку индикатора регулировать в принципе то не обязательно

Чуть выше заботитесь экономичностью, а тут будет постоянно потреблять мощность без надобности.

Одна из них - допустим, при перегреве воды в гелиоколлекторе открывается клапан сброса горячей воды из верхней части коллектора. Чтобы её удалить, нужно снизу коллектора загнать насосом холодную воду.

Верхний клапан стравит лишнее давление, если в системе вода под давлением, она и без насоса, вытолкнет кипящею наружу.
Вот только вопрос не отложатся ли соли на этом клапане (он всегда в самой горячей части), да так, что он в нужный момент и не сработает.

Подавать так нагретую (до 90, как хочет тс) до крана довольно опасно, даже если допустим кран с автоматической регулировкой температуры воды.
Можно обжечься, просто ухватившись за горячую часть крана.

не раз встречались стабилизаторы, просто утыканные подобными "термостатами"

Конечно безопасней, когда в самом бойлере стоит механический термовыключатель.
Он может быть выставлен на температуру выше той, что поддерживается электроникой и будет отключать, только если нагрев не отключился по программе контроллера.

[VASSILIJ]

Шторка, хм, интересный вариант, как-то не думал о таком. Вроде и реализуется просто. Наверное стоит сделать, но клапан всё равно пусть будет в горячей части. Насчёт солей, млин, важное замечание, я и забыть успел. Из опыта работы котла без фильтра - примерно за год ппц датчику ГВС приходит, с фильтром на 5 мкм года на 3 (правда картридж менять раз в полтора месяца). Впрочем фильтр защитит теплообменник (то есть коллектор). По полевикам - установлю при трассировке, но с ними симулятор зависает (всё выложу, всё обновлю. Сейчас просто выходные начинаются, а с ними семейные заботы). Импульсный блок, честно, не кажется надёжным. Он ведь должен непрерывно работать, а они на алиэкспрессе по акции... Тоже прямо сейчас слабенький трансформатор ТПК-2 трудится на клапанах для полива, не помню сколько лет, только сейчас о нём вспомнил. Но понимаю, что здесь нагрузка выше и он будет на пределе. С подачей горячей воды в кран - баг вижу, вода может и вскипеть (резкий сброс давления при температуре чуть выше 100). Похоже тут тоже хорошая идея не помешает.