Elpriserna har ju skenat rejält den sista tiden och många med mig försöker spara på elen så gott det går. Själv har jag stängt ner uppvärmningen där det är möjligt utan risk för frysning. Men jag har ett trumfkort – min hemmagjorda solfångare! Byggnationen av denna gick i tidningen Classic motor nr 11 och 12 från 2012. Elva år har gått sedan solfångaren installerades och nu om något är det aktuellt att spara på el. Där är ju uppvärmningen den största strömslukaren. Solfångaren som visas i nedanstående två artiklar sitter på bostadshuset och har i princip halverat min vedförbrukning. Om bara solen lyser så är 26 grader i vardagsrummet (den yttervägg där solfångaren sitter) inget ovanligt. Här kommer bägge dessa artiklar i repris:
Bygg underhållsfri solfångare – av aluminiumburkar!
Fryser verktygen fast i fingrarna – snurrar elmätaren som en cirkelsåg? Ta genast fram returburkarna!
(Ur tidningen Classic motor nr 11 & 12 från 2012)
Elpriset bara stiger medan temperaturen sjunker. Att hålla varmgrader i garaget eller verkstaden under vintern kan bli en kostsam historia. Jag har länge funderat på att fixa någon form av tillskottvärme i garaget och då har tankarna gått till vanliga solfångare med vatten som värmemedium. Principen är enkel – man har en massa svartmålade kopparrör i en isolerad låda. Rören, och vattnet, värms av solen och pumpas vidare in i garaget där det via ett element släpper ut värmen så att både oljor och fingrar mjuknar upp. Det som stoppat mig hittills är det faktum att vatten kan frysa – man måste se till att ha glykol eller liknande i systemet. Vatten kan också koka – blir det för varmt så kokar systemet och skador kan uppstå. Vatten kan även läcka – ett lite hål någonstans och man har huset eller gräsmattan full med glykolblandning. Efter en del sökande kom lösningen – luft! ”Luft fryser inte” för att citera en känd biltillverkare. Luft kokar inte heller och ställer inte till med vattenskador. En extremt rolig idé som jag sedan sprang på var en solfångare byggd av – ölburkar! Burksolfångaren lär ha sitt ursprung från Ungern, men det finns de som med framgång byggt denna typ av solfångare på våra breddgrader.
Principen är följande: man tar bort lock och botten på ett gäng aluminiumburkar. Sedan limmar man ihop dem till långa rör där sedan luften får passera på insidan. Rören målas mattsvarta och stängs in i en isolerad låda med ett fönster av glas eller akrylplast. När solen lyser på burkarna blir de heta och värmer upp luften på insidan. Man har sedan två hål i husväggen. Kalluften vid nere golvet går ut till solfångaren genom väggen via ett rör och kommer in uppvärmd i rummet igen genom ett annat rör i solfångarens överkant. Men varför aluminiumburkar? Jo, aluminium leder värme otroligt bra och godstjockleken i burkarna är bara någon tiondels millimeter. Detta innebär att burksolfångaren svarar blixtsnabbt på solljuset – värmen kommer inom några sekunder. Hur mycket värme kan man få ut då? Man kan som mest få ut en dryg kilowatt värme per kvadratmeter av solljuset som når vår lilla planet. Om man har en väldigt effektiv solfångare så kan man teoretiskt få ut närmare en kilowatt värme per kvadratmeter yta på solfångaren. I praktiken något lägre – särskilt på vintern när man behöver värme som mest.
När luften strömmar genom burkarna så värms den upp lite grann för varje burk den passerar. Nu kan man gå tre vägar. Antingen sätter man ihop alla burkar man har till ett jättelångt rör (seriekoppling). Säg att vi har 50 burkar vilket blir ett rör på cirka 8,5 meter. För varje burk säger vi att temperaturen höjs 2 grader vilket ger en höjning av 100 grader. Då får vi kanske ut 120 grader varm luft om det är 20 grader från början. Men vi får inte ut mycket luft genom det smala röret. Effekten är mängden luft gånger temperaturen så vi måste ha mycket luft också. Vi kan även parallellkoppla alla burkar. Då får vi en solfångare som är 17 centimeter hög (en 50cl burk) och 3,3 meter bred. Temperaturhöjningen blir fortfarande 2 grader per burklängd vilket då blir: 2 grader. I gengäld kan vi blåsa 50 gånger så mycket luft genom alla burkarna vilket i princip ger lika stor effekt, men en lägre temperatur.
Tredje alternativet är att både serie- och parallellkoppla burkarna och på bild 1 ser vi hur jag valde att göra. Här har vi tre sektioner med rör där rören i varje sektion är parallellkopplade. Luften tar vi in nere i högra hörnet (blå pil). Genom kanalen i solfångarens botten strömmar nu luften upp genom samtliga rör i sektion ”C” och hamnar då i solfångarens övre kanal. Enda vägen ut för luften är att strömma ner genom rören i sektion ”B”. Därefter når luften botten igen och strömmar avslutningsvis upp genom alla rören i sektion ”A”. Här får luften en uppvärmning i tre steg och kan dessutom passera många rör ”på bredden” vilket ger ett högre flöde. Genom att välja tre sektioner där två går uppåt vill luften självmant strömma igenom solfångaren automatiskt då varm luft som bekant stiger. Sektion ”B” går visserligen nedåt, men måste ge sig för majoriteten där luften rör sig uppåt i sektion A & C. Så här fungerar också rökkanalerna i en vanlig kakelugn, där har vi tre rökgångar som går uppåt, men bara två som går nedåt. Tre är fler än två. Men det räcker inte med självdrag i en solfångare – vi måste ha en kraftig fläkt som pressar luften genom solfångaren om det ska bli effektivt.
Okej – vi kör igång direkt! Ring alla vänner, släktingar och grannar och tigg till dig massor av tomburkar. Det går åt 90 burkar per kvadratmeter. Kolla även i dikena när du är ute och åker. Första åtgärden blir att borra ur botten på alla burkar med en hålsåg på cirka 45 mm som på bild 2. Burkarna är tunna och sköra så det krävs lite träning för att få ur botten utan att knyckla till burken. Nästa åtgärd blir att ta ur locket, men det ska inte bort helt, utan vi klipper upp det till en ”stjärna” som vi sedan viker in i burken (bild 3). Jag satte en grov bult i skruvstycket som jag trädde burkarna över så att stjärnan viks inåt (bild 4). Tanken med dessa plåtflikar är att de ska skapa lite turbulens som gör så att luften spolar effektivare mot burkens väggar och inte bara blåser igenom burkens centrum.
Nästa steg är viktigt – burkarna måste diskas! Om man inte gör det kommer garaget/huset att lukta gammal fyll…hm… midsommardag, när solfångaren arbetar. Kör burkarna i diskmaskinen (bild 5) och lägg ett ugnsgaller över dem så ligger de still under diskningen. När burkarna torkat ska de sammanfogas. Vi använde Biltemas högtemperatursilikon (art. nr 36-4813) som klarar 250 grader (bild 6). Temperaturen kan i värsta fall uppnå runt 200 grader i en solfångare om man stoppar luftflödet genom den. Sedan ska burkarna fixeras medan silikonet härdar. Vi lade burkarna i vinkelprofiler av plåt och höll dem på plats med tejp (bild 7). I vår solfångare är det tio burkar per rör, totalt 34 rör vilket blir 340 burkar. Detta ger en yta på cirka 3,7 kvadratmeter. Tack var burkarnas rundning blir den belysta ytan faktiskt 1,57 gånger större (Pi/2) vilket ger 1,57×3,7=5,8 kvm. Fast man kan inte trolla med knäna – vi kan fortfarande bara få ut en kilowatt per kvadratmeter solljus på en plan yta, men rundningen kan göra solfångaren en aning effektivare.
Själva lådan gjorde jag av vanlig plywood med måtten 120×244 cm. Tjockleken kan vara 9-12 mm. För enkelhetens skull fick bredden på solfångaren bli 244 cm – samma som plywoodskivan. Höjden blev 200 cm för att passa tio burkars höjd samt en kanal på 120×120 mm i över- och underkant. Ramen runt lådan görs av vanliga brädor med måtten 120×22 mm som skruvades fast i plywooden (bild 8). Med tanke på att värmen kan bli hög så gjorde vi kanalens ena vägg av en plåtregel, 120×50 mm, där burkarna sedan fästs med silikon. Sedan borrades 34 hål (c/c 66 mm = burkdiameter) i plåten (bild 9). Den färdigborrade plåtregeln fästs sedan med skruv i ram och botten så att kanalen blir 120 mm i fyrkant och tätas sedan med silikon (bild 10). I lådans botten ligger det 50 mm rockwool som isolering så att ingen värme smiter ut. Sedan får varje rör en klick silikon i änden och trycks in i sitt hål (bild 11). Nu sätts burkarna i spänn medan silikonet härdar. Ta en pilsner så länge!
Nu fortsätter vi med del 2:
I förra avsnittet började vi bygget av denna lite annorlunda uppvärmningsanordning. Nu ska vi göra klart den och givetvis provköra den – kommer den att fungera?
Funktionen hos en solfångare, eller ett växthus med för den delen, är att man har en plast- eller glasskiva som släpper igenom solljuset. När solljuset träffar de svartmålade aluminiumburkarna så omvandlas ljuset till värme. Det fina i kråksången är att plasten/glaset inte släpper igenom värme! När ljuset omvandlas till värme kan inte energin reflekteras ut igen, utan fångas bokstavligen under glasskivan och enda vägen ut är då att absorberas av burkarna och ut via luftkanalerna i över- och underkant. Fast det finns ju smitvägar och det gäller att isolera solfångare så att värmen inte hittar ut. Förutom att vi har 50 mm Rockwool under burkarna så drevar vi även sidorna med samma isolering (bild 12). Men det är inte bara värmen som vill smita ut – även den uppvärmda luften måste hållas kvar inne i burkarna och kanalerna. Varmluften får inte läcka in i utrymmet mellan kanalerna där burkarna sitter. Då kan den läcka ut ur solfångaren och kan till och med spräcka glaset av trycket om man har en kraftig fläkt och stora glasytor. På bild 13 har vi därför kletat på ett extra varv silikon runt varje hål där burkarna ansluter till kanalen.
Sedan var de då de mystiska spjällen som jag satt i den övre och undre kanalen (bild 14). Vad har dessa för uppgift? Det här är mest ett test från min sida. Eftersom luften ska vända och gå genom tre sektioner så måste det finnas två mellanväggar i kanalerna. Jag har ersätt dessa mellanväggar med spjäll som man kan öppna och stänga med ett vred på utsidan. Med spjällen stängda tvingas luften att åka sicksack genom solfångaren och passera en lång sträcka med burkar. Man kan säga att alla tre sektionerna då är seriekopplade. Rören är 165 cm långa och då blir det 3×165=495 cm rör som hinner värma luften rejält. Om man nu öppnar bägge spjällen så ändras luftflödet radikalt. Nu blir bägge kanalerna öppna hela vägen vilket innebär att den inkommande luften i solfångarens nedre kanal kommer att stiga uppåt i samtliga burksektioner istället för att åka sicksack uppåt och nedåt genom sektionerna.
Med spjällen öppna är de tre sektionerna parallellkopplade. I och med detta kommer luften bara att passera 165 cm rör istället för 495 cm. Min tanke med detta är att kunna sänka lufttemperaturen vid exempelvis tidig höst och på våren då solljuset är relativt kraftigt för att det inte ska bli olidligt varmt inomhus (detta beror givetvis på husets storlek). Jag har testat med att vrida om spjällen till ”parallellkoppling” och då sjunker temperaturen på luften ur solfångaren 5-10 grader med oktobersolen som drivkälla. Vi får se till våren om spjällen gör mer nytta då. Sommartid får man täcka över solfångaren helt eller ta ner den så att den inte blir överhettad. Stänger man av fläkten när solen är framme blir det snabbt väldigt varmt inne i solfångaren. Jag tar ner min solfångare på våren och en gång täckte jag den slarvigt innan den bars in i ett uthus och då smälte den korrugerade växthusplasten på några minuter.
Inne i kanalerna är det isolerat med 10 mm motorrumsisolering (Biltema art. nr. 36-9217) så att värmen inte ska krypa ut genom trävirket. Denna är självhäftande och har en aluminiserad yta som reflekterar värme. Den klarar 120 graders värme. Så här i efterhand skulle jag nog hellre ha gjort kanalerna större och isolerat med 50 mm Rockwool vilket är effektivare och värmetåligare, men kräver att man binder sten/glasfibrerna på ytan så att dessa inte följer med luften in i huset. Detta kan ordnas med fiberduk eller genom att montera ett rör inne i kanalen som separerar varmluften från isoleringen. Eftersom solfångaren kommer att utsättas för väder och vind måste den behandlas på rätt sätt. Först oljades trädetaljerna in med en träolja (bild 16) och därefter fick solfångaren ett par lager med en fasadlasyr. Nu blev det dags för att ge alla burkar ett färglager. För att få solljuset att omvandlas till värme och inte reflekteras så väljer man en mattsvart färg. I detta fall tog jag en matt motorfärg som tål lite mer värme (Biltema art. nr 36-7413) och sprejade på alla burkar (bild 17).
Nu börjar vår solfångare ta form. Nästa steg blir att lägga på locken på de två kanalerna. Locken är gjorda av plywood och har fått en remsa med motorrumsisolering (bild 18). När både övre och undre locket är monterat ser solfångaren faktiskt ut som – en solfångare! (bild 19) Om någon undrar varför några burkar strax till höger om mitten är buckliga så har det en irriterande förklaring. När solfångaren låg på golvet inne i en lokal så fastnade undertecknad med arbetsbrallorna i nummerplåten på en hoj och föll givetvis rakt mot solfångaren… De buckliga burkarna är där jag tog emot mig med handen. Bucklorna har ingen effekt på solfångaren, men det ledde ändå till svavelosande haranger.
För att släppa in och ta ut luften måste det givetvis finnas öppningar i kanalernas baksida. Jag valde fyrkantiga rör till detta eftersom de ger cirka 30 procent större area än ett runt rör med samma yttermått. Man får ju fyra ”hörn” på köpet. Rören bockades till av galvad plåt och fästes i bakstycket med skruv och tätades med silikon (bild 20). Här kan det vara på plats med ett gott råd: kolla först hur väggen är uppbyggd så att hålen för solfångaren inte hamnar mitt i en bjälke, elledning, vattenrör eller liknande innan du monterar rören i solfångaren. Var man placerar röret i sidled i kanalen spelar ingen roll så länge det sitter i rätt sektion. På vår solfångare kunde vi placera rören inom ett spann på cirka 80 centimeter. Nu är det då dags att lägga på glaset. Fast här blev det en del funderingar. Fönsterglas är väldigt effektivt när det gäller att släppa igenom ljus och har en obegränsad livslängd, men är ack så bräckligt. Vi valde därför ett billigare och hållfastare alternativ och skaffade korrugerad plast som är avsedd för växt- och drivhus (Bauhaus). Den kanske minskar effektiviteten något, men är lätt att jobba med och spricker inte alls lika lätt som glas.
Plastskivorna håller måtten 66×200 cm och om de ska kapas fungerar det bäst med vinkelslipen (bild 22). Om man använder en såg så vill sågtänderna gärna hugga i plasten med långa sprickor som följd. Vinkelslipen ”smälter” sig igenom plasten. I övrigt är skivorna väldigt tåliga mot omild behandling. Vår solfångare är 244 cm bred (plywoodskivans maxmått) vilket kräver fyra korrugerade plastskivor för att täcka hela fronten. Skivorna fästs i solfångaren med farmarskruv, vilket är en skruv med borrspets som tar sig igenom plasten utan att spräcka den (bild 23). Under skruvskallen sitter det en tjock gummibricka som tätar mot underlaget. Här ska man inte dra för hårt, utan bara så att gummibrickan komprimeras en aning. Annars finns det risk för att plasten reser sig från träet mellan skruvarna med värmeläckage som följd. Man skruvar också i ”dalarna” och inte uppe på ”åsarna” i plasten. För att det ska bli tätt i över- och underkant så använde vi en icke torkande fogmassa av liknande sort som man tätar bilrutor med. I underkant satte vi en galvad plåtvinkel som syns längst ner på bild 24. Denna går upp bakom skivorna och har ett fall utåt så att allt vatten som rinner nerför plastskivorna rinner av utan att rinna på plywoodlocket under.
Men vi måste ju täta skarvarna mellan varje skiva också. Vi hittade en transparent tätningsmassa som tål UV-strålning på Biltema (art. nr 36-48252). Vi lade skivorna en ”våg” i överlapp och sprutade in fogmassan i skarven och tryckte till. Den uppmärksamme har säkert sett att vår solfångare är försedd med handtag på sidorna. Tanken är att när våren och värmen kommer så lyfter man bara ner solfångaren från väggen och ställer undan den tills hösten kommer. Vår solfångare är inte tyngre än att man bär den på två man. Monteringen på väggen gjordes med två förstärkta byggvinklar med måtten 105x105x90 mm i nederkant. På ovansidan användes också byggvinklar, men dessa kan vara betydligt klenare då de inte ska bära någon vikt. När solfångaren har hängts upp på väggen så bör man montera en sluttande ”fönsterbräda” på ovansidan så att inte snö och regnvatten ska bli stående uppe på solfångaren.
Nu fortsätter vi på andra sidan husväggen, alltså inne i huset. Nere vid golvet i rummet har vi nu ett hål där luften ska tas ut till solfångaren. Uppe vid taket på samma vägg har vi det andra hålet där den varma luften kommer in efter att ha passerat solfångaren. För att få effektivitet så använder vi en fläkt för att driva luften genom solfångaren. Här kan man välja två metoder. Antingen sätter man en fläkt nere vid golvet och blåser in luften i solfångaren, eller så sätter man fläkten uppe på väggen och suger ur luften ur solfångaren. I det i första fallet får man ett övertryck i solfångaren och i det senare fallet får man ett undertryck i solfångaren. Vad som är eventuellt är bäst ur ett fysikaliskt perspektiv kan jag inte svara på, men jag valde att sätta fläkten nere vid golvet så att den trycker in luften i solfångaren. Fördelen med detta är att fläkten bara får arbeta med rumstempererad luft. Dessutom kan man gömma den och ljudisolera den. Jag byggde in min fläkt i en plywoodlåda som är isolerad invändigt med 20 mm motorrumsisolering (bild 26). På lådans topp sitter det ett fyrkantigt rör som sticks in i det fyrkantiga hålet i väggen. Röret har en gummitätning runt änden som tätar inne i hålet. Tänk bara på att kanalen genom väggen är hundra procent tät så att inte fuktig rumsluft trycks in i isoleringen i ytterväggen då detta kan leda till fuktskador inne i väggen på sikt.
För att ha koll på temperaturen inhandlades två billiga inne/ute-termometrar. Ena termometerns givare placerades inne i fläktlådan och mäter inkommande temperatur till solfångaren. Den andra termometerns givare placerades i hålet uppe vid taket där värmen kommer ut. På bild 27 ser vi hur det kan se ut under drift en oktoberdag med 10 plusgrader ute. Längst ner på termometrarna ser vi vad givarna i fläktlådan och utblåset uppe vid taket mäter. På den vänstra termometern ser vi att lufttemperaturen vid golvet där fläkten suger luften ligger på 18,4 grader. På den högra termometern ser vi hur varm luften är när den kommer tillbaka in i huset igen: 68,0 grader. Solfångaren höjer här temperaturen med nästan 50 grader. Rummet där varmluften kommer in ligger på dryga 20 kvadratmeter och vid ett första test ökade temperaturen i rummet från 15 till 20 grader på 90 minuter och då var samtliga dörrar till övriga huset öppna. Inte illa då det enda som drar energi är fläktmotorn på ynka 70 watt.
När det gäller val av fläkt bör man välja en radialfläkt (kallas även centrifugalfläkt). Dessa fläktar klarar av att ge högre tryck än en axialfläkt (blåser i axelns riktning, typ flygplanspropeller). Att välja kapacitet på en fläkt kan vara svårt för en lekman då tabellerna som anger en fläkts egenskaper kan vara svårtolkade, men till en solfångare av denna storlek verkar en fläkt med 70-watts motor vara ganska lagom, så kolla på motoreffekten när du väljer fläkt. Jag har satt ett kallrasspjäll i min låda för att kalluft nattetid (eller mulna dagar) inte ska sippra in i rummet ur fläktlådan. Spjället består av en tunn aluminiumplåt som täcker hålet i lådan där rumsluften sugs in. Spjället sitter på ett gångjärn och stängs av en jätteklen fjäder så att fläkten orkar suga upp spjället helt när den startas. För att inte solfångaren med tiden ska bli full med damm och andra föroreningar kan man sätta ett filter av filtervadd framför kallrasspjället. Tänk på att alla filter bromsar luftflödet så gör det minst dubbelt så stort som hålet i lådan.
Man måste ha en termostat som startar fläkten när det finns sol och stänger ner den när solen gått ner eller döljs bakom moln. Jag använde en så kallad differentialtermostat vilken kan slå på eller slå av strömmen beroende på hur man kopplar in den. Till skillnad mot termostaten i ett värmeelement ska denna termostat slå på strömmen när temperaturen uppnår inställd temperatur. Jag har inte gjort några effektmätningar ännu, men räknar med att kunna få ut cirka 2 kilowatt ur solfångaren. Man ska inte stirra sig blind på temperaturen då luftmängden är lika viktig. Har man ingen ström där man satt upp solfångaren kan man använda en 12-voltsfläkt som drivs av en solpanel. Då sköter det hela sig automatiskt – ingen sol, ingen ström till fläkten och omvänt. På våren när utevärmen kommer tillbaka vill man ju inte ha mer värme i huset och då kan man inte bara stänga av fläkten. Värmen i solfångaren måste ledas bort och har man då ett kallrasspjäll kan inte hetluften i solfångaren ersättas med sval luft. Enbart självdraget (varm luft stiger) räcker sällan till att öppna kallrasspjället). Därför täcker man över solfångaren sommartid (eller bär in den i logen som undertecknad) så den inte tar skada av värmen från solljuset när den inte har fläkten ansluten.