Контроллер для солнечных коллекторов своими руками

Что мы будем делать?

Содержание:

Солнечный контроллер своими руками

В данной статье хочу рассказать вам о том, как сделать контроллер для солнечного коллектора своими руками.

Почти каждый любитель солнечной энергетики сталкивается с проблемой выбора контроллера для солнечных коллекторов. Конечно, рынок просто кишит предложениями и разнообразием, но как всегда кусается цена! Иногда приходится прощаться с немалой суммой своих денег за всего лишь небольшое улучшение, переходя на новую версию контроллера.

С такой проблемой столкнулся и я. Мой заводской контроллер не справился с поставленной задачей – он не смог корректно работать с системой на 2 бака. И за этот контроллер я отдал $100. После этого, я купил более продвинутый контроллер для солнечных коллекторов за $200, который поддерживал больше схем и запись на карту SD. Когда у меня возникла необходимость сделать online монитор своей системы, я понял, что денег не напастись… И тут пришла идея пойти по совсем другому пути – это сделать контроллер для солнечных коллекторов именно под свои потребности! Учитывая тот факт, что есть у меня образование «программиста», этот путь меня не сильно пугал, а неизвестность лишь только привлекала…

И вот, что получилось:

На все про все, в свободное время, у меня ушло где-то полгода. Надеюсь, что данная статья поможет вам сократить это время по минимуму, так как уже была проделана немалая работа за вас. Вам не надо быть программистом или инжинером – ведь программу я уже написал для вас! Проект практически не требует пайки и особых навыков. Все что от вас требуется – это четкое выполнение инструкций и желание.

Хочу вас предупредить. Данный материал очень объемный. Если вы вообще ничего не слышали об Arduino, или слышали о нем только краем уха, то не рекомендуем проглатывать эту статью за один раз!

Статья имеет альтруистический характер – это научить людей собирать недорогой и многофункциональный солнечный контроллер, но у нее есть и подцель – сбор средств на дальнейшее развитее и поддержку данного проекта. И здесь речь не обо всем проекте house4u – а именно об отдельной его части — «House4u Solar Project».

Для того чтобы понять, что примерно мы получим — можно просмотреть это видео. Я его снял еще до написания этой статьи. В видео рассмотрены все основные пункты меню контроллера для солнечных коллекторов. Фактически, это видео можно рассматривать как руководство пользователя, т.е инструкцию!

Что же мы получим? В итоге, у нас будет солнечный контроллер, ценной примерно в $35, который выполняет многие функции моего заводского контроллера! На текущий момент, базовая версия прошивки поддерживает две схемы подключения, и имеет такие возможности:

	Защита от перегрева		Защита от замерзания		Сброс лишнего тепла, байпас
	Меню, возможность конфигурации		Антилегионелла		Запись на SD карту
	Расходомер		Датчик мощности излучения		Нагрев по расписанию
	Несколько схем *

* Другие схемы, будут со временем добавляться, по просьбе пользователей. Довольно лирики, приступаем к действиям!

Источник

Набор инструментов

Содержание:

Набор инструментов #1

Если кто-то еще не понял, то скажу вам что наш контроллер мы будем собирать на платформе Arduino.

Для тех, кто слышит об Arduino впервые. Основная плата чем-то похожа на материнскую плату компьютера, в которую можно подключать дополнительные платы расширения. С Arduino похожая ситуация. Есть очень много модулей расширения, которые позволяют собрать из Arduino практически все что угодно: метеостанции, контроллеры, системы умного дома, охранные сигнализации, различные роботы и т.д. Все эти платы расширения продаются в том же магазине, где вы собираетесь покупать основную плату Arduino MEGA.

Что нам надо для сборки контроллера? Вот краткий список:

Update/Обновление:
Если вы захотите собрать более надежный контроллер, то рекомендовал бы еще купить:

• Простой датчик DS18B20 — для получения лицензии
• Недорогой WiFi модуль ESP8266-01
• Материнскую плату house4u

Остановимся на данном списке подробнее:

Плата Arduino MEGA. На данный момент я написал уже около 19 тыс. строк а будет еще больше, поэтому прошивка в памяти контроллера, на сегодня занимает уже 391кБ памяти. Это означает, что для контроллера подойдет только Arduino MEGA . Т.е нам не подойдут более «мелкие» платы, типа как: Arduino Nano или Uno и т.д – так как их объем памяти не достаточен для хранения прошивки. Я использую Arduino MEGA 2560 Rev3, учитывая, что они совсем недорогие, особенно если покупать напрямую из Китая, через сайт aliexpress. К тому же, солнечный контроллер использует 27 цифровых входов, а в обычных платах их только 14. Поэтому все равно надо использовать Arduino MEGA, у которой 54 цифровых входа-выхода.

Пусть вас не пугает слово «прошивка». От вас не требуется специальных знаний по программированию и не нужен никакой программатор или «прошивальщик». Плата Arduino MEGA просто подключается обычным USB шнуром к компьютеру, и через специальную программу в нее заливается приготовленная мною прошивка.

Для того, чтобы наш контролер всегда шел в ногу со временем.

Для отображения параметров системы и меню настроек нам необходим такой дисплей.

Дисплей 2004 – содержит 4 строки по 20 символов. Прошивка адаптирована именно под этот вид дисплея.

Источник

Форум arduino.ua

#1 2018-08-10 19:12:47

Контроллер солнечных коллекторов

Всем привет. Возможно многие уже знают, но есть у меня один интересный проект контроллера солнечных коллекторов. Сразу скажу, что есть инструкции и видео по его сборке + бесплатная прошивка (но только hex файл). Чтобы долго и нудно не описывать, надеюсь админы позволят разместить ссылку на подробнее описание. Не сочтите за рекламу.

На любые вопросы, если есть, отвечу здесь.

Остання редакція house4u (2018-08-10 19:13:00)

#2 2018-08-10 21:46:27

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Интересно, но зачем контроллер коллектору? Понятно там для систем на солнечных батареях можно много чего интересного придумать.

#3 2018-08-10 22:41:01

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Интересно, но зачем контроллер коллектору? Понятно там для систем на солнечных батареях можно много чего интересного придумать.

Да ну как зачем. Если не термосифон, то без контролера даже не представляю как может работать нормально гелиосистема.

#4 2018-08-11 09:23:40

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Интересно, но зачем контроллер коллектору? Понятно там для систем на солнечных батареях можно много чего интересного придумать.

Да ну как зачем. Если не термосифон, то без контролера даже не представляю как может работать нормально гелиосистема.

Даже в термосифонных системах применяют контроллер. По крайней мере моя продавалась в комплекте с ним.

#5 2018-08-11 10:05:32

Re: Контроллер солнечных коллекторов

. По крайней мере моя продавалась в комплекте с ним.

Извиняюсь, хочу спросить. До какой температуры, в солнечный день зимой, можно реально нагревать воду?

#6 2018-08-11 15:12:33

Re: Контроллер солнечных коллекторов

. По крайней мере моя продавалась в комплекте с ним.

Извиняюсь, хочу спросить. До какой температуры, в солнечный день зимой, можно реально нагревать воду?

Без ограничений. Хоть кипятить можно. Ну а реально все зависит от объема нагреваемой воды и площади солнечных коллекторов.
Если кого-то интересует эта тема — можно зайти на мой канал «Дом ДляТебя» в youtube ну и на моем сайте тоже очень много информации по этому поводу.

#7 2018-08-11 16:33:01

Re: Контроллер солнечных коллекторов

. По крайней мере моя продавалась в комплекте с ним.

Извиняюсь, хочу спросить. До какой температуры, в солнечный день зимой, можно реально нагревать воду?

Без ограничений. Хоть кипятить можно. Ну а реально все зависит от объема нагреваемой воды и площади солнечных коллекторов.
Если кого-то интересует эта тема — можно зайти на мой канал «Дом ДляТебя» в youtube ну и на моем сайте тоже очень много информации по этому поводу.

Мне про фотогальванические генераторы тоже сказки рассказывали. В реальности все оказалось совсем не так. Я хочу услышать мнение пользователя а не продавца.

#8 2018-08-11 18:08:45

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Вячеслав, каждый день с мая по октябрь (у меня сезонная гелиосистема, бак 200л и 20 вакуумных трубок) я имею 200 л горячей воды. Поскольку мы в двоем с женой не используем в сутки 200л на утро остается от трети до половины (от 60 до 100 л). Контроллер утром в 9 утра дозакачивает до полного и в солнечный день где то после 16 часов она начинает кипеть, что очень плохо, в вакуумных трубках образуется накипь. Поэтому приходится если есть время, накрывать трубки, по хорошему надо бы поставить моторчик РД 09 что бы дергал шторку . В пасмурный день нагрев воды за день где то около 10 градусов от начальной, за ночь остывает где то не более чем на 5-7 градусов, очень хорошая теплоизоляция бака. Этот июнь-июль не очень то баловал погодой, грозы и дожди, очень много пасмурных дней но все равно ниже 60 градусов температура редко опускалась. Могу сказать одно мы довольны, экономия приличная, покупал я ее где то лет пять назад, отдал около 600$ и думаю что за эти годы она себя давно окупила. При нынешних ценах на энергию (газ) она окупилась бы еще быстрей . Мы уже подумываем над тем не поставить ли нам штуки 3 всесезонных, но нужен еще теплоаккумулятор да и система не такая уж простая в монтаже. Вот сейчас вода в баке кипит, не было времени прицепить тент .

Остання редакція Nefreemen (2018-08-11 18:16:45)

#9 2018-08-11 18:26:57

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Большое спасибо. Вполне прилично. Есть делают еше комбинированные, Электро + тепло, но они дроговаты. А какая площадь коллектора, на эти 200 литров? Мы как-то фото-панелями занимались, те что у нас были, в нашем регионе, паспортную мощность не развивали. И падал КПД при слабом освещении.

PS: Лишнее тепло летом можно аккумулировать прямо в грунте. Канадцы в этом очень преуспели. Дешево и довольно эффективно. Погуглите.

Остання редакція Вячеслав Азаров (2018-08-11 18:31:40)

#10 2018-08-11 19:13:31

Re: Контроллер солнечных коллекторов

У меня установлен в баке тэн он тоже может включатся, в контроллере встроен термостат и таймер, то есть можно задать минимальную температуру которую на определенное время должна быть системе, также предусмотрено подключение ленточного нагревателя. В общем контроллер китайцы сделали неплохой, есть контроль уровня воды и включение электроклапана, все это тоже управляется таймером. Площадь трубки занимают где то 1.5 на 1.5 метра угол 45. Не знаю по кпд но то что зимой (ради хохмы проверял видел ролик на ютубе, не поверил ) наливал воду из под крана в трубку (влазит немногим больше 2 л) в солнечный день при -15 в полдень почти за два часа закипела .
P.S. А нафига летом сани , это по поводу сохранения тепла в грунте.

Остання редакція Nefreemen (2018-08-11 19:20:01)

#11 2018-08-11 20:15:20

Re: Контроллер солнечных коллекторов

Да, лучистой энергии падает 1000 — 1200 Вт/м2, в зависимости от высоты и состава атмосферы. Практически вся она переходит в тепло. Если верить написанному, то коэфиициент поглощения покрытия 92-96%. Так, что нагреваться должно хорошо, если не рассеивать тепло куда не нужно. На ярком солнце около киловатта нагрева вы наверняка имееете

. А нафига летом сани , это по поводу сохранения тепла в грунте.

Они нагревают грунт под теплицей, горячим воздухом. За лето накапливается столько тепла, что зимой топить совсем не нужно. И это в Канаде!

Остання редакція Вячеслав Азаров (2018-08-12 10:16:29)

Источник

Arduino.ru

Контроллер солнечного коллектора

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

конец дошли руки написать пару строчек о своем проекте.

Предистория проекта была такова.

Был собран солнечный коллектор, схем реализации в сети полно. Мой выглядит так (фотки будут чуть позже):

Сбитая из досок коробка 2,5мХ2,5м. Дно и стены изнутри утеплены 100мм минваты, на дно (поверх ваты) выстелил листами старого кровельного железа. Сверху на листы кинул старые радиаторы отопления выкрашенные в черный цвет (6 старых батарей отопления (труба 3/4 обжатая пластинами). Соединил их между собой металлопластиковой трубой 16мм. Накрыл 3-мя стеклопакетами. Установил датчик температуры от терморегулятора внутри коробки. Запрограммировал терморегулятор таким образом, что при достижении температуры внутри коллектора 85 градусов — включается циркуляционный насос, и горячая вода из коллектора сливается в бойлер (хорошо теплоизолированная бочка на 35л). А холодная вода из нижней части накопителя поступает обратно в коллектор. Когда радиатор охладится до 75 градусов насос отключается. И так по циклу.

Оставил систему на день без нагрузки (воды). Когда пришел с работы было обнаружено — Терморегулятор показывал температуру воздуха всередине коллектора — 142гр. Нижние стекла всех стеклопакетов разорвало. Верхние уцелели. Пластик с металлопластиковой трубы расплавился и стек вниз.
Как я предположил, температура скакнула выше 160 градусов, может даже 200. Нижнее стекло начало расширяться, а герметик склеивающий оба стекла по периметру не дал расшириться, вот и рвануло стекла.

После этого восстановил поврежденные трубы, датчик терморегулятора примотал к трубе верхнего радиатора, зазор промазал пастой КПТ. Датчик вокруг трубы утеплил 100мм минваты. Утепление сделано для того, чтобы датчик измерял непосредственно температуру радиатора а не воздуха в коллекторе.

Залил водой систему и включил. В результате вода в бочке нагревается до 85градусов и насос не может отключиться так как горячей водой не получается охладить радиаторы теплообменника. Увеличил температуру включения насоса до 95градусов — из бочки идет пар:):) Насос все равно молотит не выключаясь. Вывод — надо увеличить емкость бочки до 200л.

При хорошем солнечном дне все хорошо. При переменной облачности, коллектор то нагревается — то остывает и фактически не всегда успевает нагреться до 85 градусов. Отсюда — бочка нагревается совсем мало. Исходя из этого было принято решение на базе Ардуинки сделать контроллер с дифференциальным алгоритмом нагрева воды.

Суть алгоритма такова — Контроллер измеряет температуру коллектора и бойлера. Как только температура коллектора станет выше на Delta градусов чем в бойлере, то включается насос и сливает горячую воду в бойлер а холодную из нижней точки бойлера заливает в коллектор. Когда температуры бойлера и коллектора уравняются — насос отключается. И так по кругу.Таким образом обеспечивается подогрев воды бойлера даже при повышенной облачности. Дельта подбирается индивидуально. Я например попробую выставить 10градусов.

Также в контроллере будут предусмотрен ряд защит и сигнализация от перегрева коллектора и бойлера.

Итак выбор элементной базы и исполнительных механизмов:

-релейный модуль на 2 реле

-графический дисплей ST7920

-2 датчика температуры Dallas DS18B20

-циркуляционный насос для системы отопления Willo

-сирена 12В от пожарной сигнелизации

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Вы бы написали при каких температуах воздуха у Вас все это приключалось. И как оно зимой будет выглядеть?

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Перечень параметров которые отображаются на дисплее:

• текущие температуры коллектора и бойлера. При отказе датчика температуры соответствующее значение будет моргать на экране.
• значение D = «дельта включения насоса» : «дельта отключения насоса«. Дельты устанавливается вручную.
• Значение максимально допустимой температуры коллектора и бойлера. Температуры устанавливаются вручную.
• Состояние насоса. При работе насоса внутри кружка(так изображен насос на дисплее) бегут стрелки влево
• Наличие минимально допустимого уровня воды в бойлере (нужен дополнительный датчик уровня). При падении уровня воды в баке – уровень на дисплее начинает моргать
• Состояние клапан сброса воды из коллектора. При включении клапан моргает

Теперь несколько слов о выводимых параметрах. С текущими температурами коллектори и бойлера все и так понятно.

Значение максимально допустимой температуры коллектора — температура, задаваемая пользователем. Превышение этой температуры не допустимо, а если все-таки это произошло , то включаются алгоритмы аварийного регулирования (будут рассмотрены ниже) или открывается электроклапан (для сброса воды из коллектора, чтобы не закипел коллектор) + включается звуковая сигнализация.

Рассмотрим этот параметр с практической точки. В связм с тем, что датчик температуры коллектора меряет температуру непосредственно трубы радиатора и вокруг хорошо утеплен, то получается что температура по трубе радиатора до него доходит инерционно. Т.е при показании датчика температуры коллектора 90градусов, реальная температура воды в коллекторе 98градусов. Это следует учесть в алгоритмах защиты, т.к получается следующая картина:

-при достижении в очередной раз перепада температуры между коллектором и бойлером в Delta градусов, включится циркуляционный насос. И как показала практика за счет вышеописанного явления, температура вопреки всему не падает, а начинает расти. аж на +8 градусов. Итолько потом начинает падать. Это надо учесть, чтобы аварийно не слитьводу в коллекторе по такому броску. И естественно что не следует устанавливать значение максимально допустимой температуры коллектора выше 90градусов.

«Значение максимально допустимой температуры бойлера» — температура, задаваемая пользователем. Превышение этой температуры не допустимо (вы же не хотите обжечся, или чтобы расплавился пластиковый бак), а если все-таки это произошло , то включаются алгоритмы аварийного регулирования (будут рассмотрены ниже) или открывается электроклапан (для сброса воды из коллектора, чтобы остановить нагрев бойлера) + включается звуковая сигнализация.

«дельта включения насоса» — разница температур коллектора и бойлера задаваемая пользователем. При разнице температур больше чем Delta включается циркуляционный насос и выключается, когда разница температур станет равной «дельта отключения насоса»

«состояние насоса» — показывает работает насос или нет.

«Наличие минимально допустимого уровня воды в бойлере» — показывает есть ли в бойлере минимально допустимый уровень воды.

Это параметр опциональный и его можно отключить. Но как показала практика вода при нагреве интенсивно испаряется. Так как у меня бойлером является 200л бочка, то я установлю в нее дозирующее устройство — поплавок как в туалетном бачке. При падении уровня воды, последняя будет автоматом подливаться.

Иначе,для определения уровня воды очевидно прийдется или купить или собрать датчик уровня жидкости. Я делал в свое время его на базе поплавка установленного в кусок пластикоывой трубы и геркона с магнитом.

«Состояние клапан сброса воды из коллектора» — показывает клапан включен или выключен.

Этот параметр тоже можно отключить, т.к далекто не все коллекторы способны довести систему до кипения.

Кипение возможно в следующих случаях:

— при отказе датчиков коллектора

-при пропадении напряжения в сети, и насос не сможет охлаждать коллектор

-при отказе циркуляционного насоса

-при высоком КПД коллектора (как было у меня).

С возможным пропадением электроэнергии я уже практически поборолся — купил циркуляционный насос на 12В и контроллер солнечных батарей. Собраль солнечную панель на 50Вт.

С отказом насоса и сенсоров будут «бороться» алгоритмы аварийного регулирования (расмотренны ниже будут).

Пару слов относительно увеличения КПД коллектора. Как показала практика — стеклопакет хорошее дело, только его разрывает при значительном перегреве коллектора. Впринципи можно применить стеклопакеты используя разработанный мною контроллер и обеспечив автономное электропитание системы. Но есть риск, что если система сбросит воду из коллектора в аварийном режиме (например при отказе насоса произошел перегрев) то далее перегреется коллектор и может порвать стеклопакеты. Для избежания разрыва стеклопакетов есть мысль сделать стеклопакет самостоятельно. Не склеивая стекла герметиком, а например проложив между ними по перриметру слой асбоцемента. Асбоцемент будет служить отлицным теплоизолятором, не выпуская нагретый воздух из нутри стеклопакета и одновременно позволит свободно расширяться верхнему и нижнему стеклам как им захочется .

Применяя стеклопакет можно уменьшить стоимость коллектора, т.к КПД системы высок, то можно сделать теплообменник меньшего размера. В системах без стеклопакетов приходится увеличивать площать теплообменников.

Выводы которые я сделал ранее:
1) нет смысла делать дорогой (медный) теплообменник
2) нет смысла делать теплообменник большого размера — есть смысл сделать большую коробку с черным листом жести на дне + старые радиаторы отопления (аккорды) + суперское утепление коробки. Дешевая жесть нагревается , отдает тепло в воздух, а сильно нагретый воздух греет небольшой теплообменник.

Источник