Солнечный водяной коллектор на стене дома

Солнечные коллекторы для отопления дома

Значительно сократить расходы на отопление позволяет использование альтернативных источников энергии, например, солнца. Солнечный коллектор позволяет даже в зимнее время, когда продолжительность дня минимальна, сократить расходы на отопление почти в 2 раза.

  • Виды ↓
  • Вакуумные ↓
  • Плоские коллекторы ↓
  • Цена ↓
  • Выбор коллектора
  • Делаем своими руками ↓
  • Правила монтажа ↓
  • Блиц-советы ↓

Принцип работы:

  1. Устройство состоит из коллектора, который устанавливается на крыше здания, либо на другом открытом участке.
  2. Через коллектор происходит циркуляция жидкости или газа, который нагреваясь, отдаёт энергию в теплообменнике. Вода, нагретая в теплообменнике, затем может быть использована для отопления дома или для гигиенических целей.

Солнечные коллекторы могут отличаться по принципу работы и использованию различных видов теплоносителей и материалов.

Вакуумные

Наиболее эффективные. Принцип работы таких устройств заключается не только в максимальном поглощении солнечной энергии, но и в минимизации потерь тепла, которое было уже аккумулировано солнечным коллектором.

Элемент этого устройства состоит из медной трубки, которая окрашена в чёрный цвет, что позволяет наиболее эффективно поглощать солнечные лучи. Медная трубка вставлена в прозрачный стеклянный цилиндр. Из пространства между трубкой и цилиндром выкачивается воздух, что, подобно термосу, позволяет исключить потери тепловой энергии через стенки устройства. Такие трубки объединяются в батареи и устанавливаются обычно на крыше зданий.

Плоские коллекторы

Используются реже, но стоимость таких устройств не так высока, как вакуумных систем.

Плоские устройства состоят из панели, внутри которой находится металлическая пластина, окрашенная в чёрный цвет. К нижней поверхности пластины приваривается медная трубка небольшого диаметра, по которой циркулирует теплоноситель.

Панель должна быть надёжно изолирована снизу и по бокам, при этом аккумулирующая пластина не должна соприкасаться со стенками корпуса. Крышка изготавливается из прозрачного материала, это может быть закалённое стекло или поликарбонат с высокой степенью пропускания солнечной радиации.

Высококачественные солнечные коллекторы, которые будут конвертировать солнечную энергию в тепловую даже в 20 градусный мороз, стоят дорого. К тому же такие устройства необходимо правильно установить.

Цена некоторых комплектов этого оборудования с установкой может составлять более 500 000 рублей. Эти инвестиции начнут приносить “прибыль” уже через несколько лет, т. е. спустя 5 – 6 лет после установки солнечных элементов, они позволят сэкономить за этот период денежные средства равные тем, что были потрачены на покупку и установку оборудования.

Выбор коллектора

Если принято решение установить такую систему отопления, то к выбору оборудования стоит отнестись очень серьёзно. Ведь кроме того, что необходимо будет внести изменения в схему отопления дома, понадобится ещё на крыше установить крепление для панелей. Поэтому, прежде чем отправляться в магазин, следует произвести правильные расчёты мощности, а также возможность размещения данных приборов, которые имеют значительную площадь.

Система отопления дома может работать от системы солнечных коллекторов только в солнечные, ясные дни. При этом, средняя вырабатываемая мощность с 1 м2 составляет 800 Ватт. Если для полноценного отопления вашего дома необходима мощность равная 24 КВт, то площадь, которая потребуется для установки солнечных коллекторов должна быть равна 30 м2.

Максимальный КПД от работы такой системы возможен только тогда, когда панели расположены с южной стороны. Поэтому, прежде чем приобретать комплект оборудования, стоит произвести замеры площади крыши или другой площадки для установки солнечных коллекторов.

Делаем своими руками

Изготовить солнечный коллектор, который будет работать не хуже заводских моделей, можно своими руками.

Для этого понадобятся следующие материалы:

  • решётка от холодильника 3 шт.;
  • доска обрезная 100 *25 мм, общей длиной 8 метров;
  • саморезы по дереву;
  • газовый паяльник;
  • монтажная пена – 2 проф. баллона;
  • лист сотового поликарбоната размером 1,5 * 2 метра;
  • рулонный утеплитель толщиной 30 мм. размером 1,5 * 2 метра;
  • фанера;
  • лист оцинкованной стали;
  • дрель и перовое сверло 20 мм;
  • переходник фитинг для металлопластиковой трубы 20 мм;

Чертежи:

Инструкция:

  1. Из доски изготавливается короб 1,5 * 2 метра, нижняя часть которого обшивается фанерой или любым другим листовым материалом на дно.
  2. На дно короба укладывается слой рулонного утеплителя и надёжно фиксируется специальным клеем. Затем на утеплитель устанавливается лист оцинкованной стали размером немного меньше внутреннего размера деревянного короба.
  3. Металлический лист по периметру фиксируется монтажной пеной. После того, как пена полностью застынет, необходимо покрасить металлический лист, чёрной матовой краской.
  4. Медные решётки от неисправных холодильников одной марки, выбираются таким образом, чтобы их высота была около 1,5 метра, а ширина равнялась 60 см.
  5. Необходимо обрезать медные трубки, которые ведут к компрессору и реле, таким образом, чтобы в решётке остались трубки одного диаметра. Затем необходимо тщательно вымыть внутреннюю часть медных трубок мыльным раствором.
  6. После того, как решётки высохнут, с помощью газового паяльника сварить края медных трубок последовательно каждой решётки.
  7. На обоих концах этой системы следует приварить переходники для присоединения металлопластиковой трубы диаметром 20 мм. После того, как система из нескольких решёток будет готова, следует установить её в короб на металлический лист, и также по периметру зафиксировать монтажной пеной, кроме мест присоединения металлопластиковой трубы. В этих местах следует просверлить в коробе перовым сверлом 20 мм отверстия, для подсоединения металлопластиковой трубы.
  8. После того, как пена застынет, необходимо покрасить решётку чёрной матовой краской, закрасить следует и места герметизации пеной, чтобы этот материал не разрушался при ультрафиолетовом воздействии.
  9. После того, как краска полностью застынет, на торец деревянного короба следует закрепить металлические профили, в которые затем устанавливается поликарбонат.

Правила монтажа

  1. Монтаж коллектора осуществляется только с южной стороны здания, при этом плоскость панели этого устройства должна быть под углом 40 градусов к плоскости земной поверхности.
  2. Конструкция имеет достаточно высокую парусность, поэтому должна быть надёжно закреплена, иначе сильным порывом ветра, тяжёлый коллектор будет сброшен на землю, что может стать причиной серьёзных травм или повреждений строений и коммуникаций. Правильно установленный коллектор обязательно должен возвышаться слегка над кровельным материалом, чтобы осадки могли беспрепятственно проходить под коллектором.
  3. Даже сверхпроизводительный солнечный коллекторне сможет обеспечить жилище теплом, если трубы для отвода тёплой жидкости от коллектора будут недостаточно утеплены и иметь очень большую длину. Идеальный вариант – это когда теплообменник находится не более чем в 1,5 – 2,0 метрах от коллектора. Такое расположение возможно, если солнечный коллектор установлен непосредственно над теплообменником.

Теплообменники бывают 2 видов:

  1. Теплообменник двухконтурный – в данном случае нагретый теплоноситель циркулирует в нижней части ёмкости в спирально расположенной медной трубке. Таким образом, тепло, которое было передано теплоносителю. нагревает воду в резервуаре. При использовании такой системы, в качестве теплоносителя используется антифриз, что позволяет с успехом использовать данный вариант передачи тепла круглогодично.
  2. Прямой теплообменник – в этом случае в системе циркулирует вода, которая может быть использована в хозяйственных нуждах, и как теплоноситель в системе отопления. Вода, которая проходит через коллектор, без применения теплообменника напрямую направляется к системе обеспечения горячим водоснабжением или в радиаторы отопления.

Блиц-советы

  1. При организации отопления наибольший эффект от использования такой системы, достигается, если нагретая жидкость поступает в систему тёплый пол. Температура теплоносителя в таких системах значительно ниже, чем в конвекционных отопительных элементах, что позволяет поддерживать комфортную температуру в помещении.
  2. В такой системе отопления может быть установлен накопительный бак большой ёмкости, который должен быть надёжно герметизирован от утечек тепла. Тогда в очень солнечные, ясные дни происходит накопление тепловой энергии в резервуаре, которая в ночные часы может использоваться по назначению.
  3. Накопительный бак может быть оснащён ТЭНомдля подогрева воды электричеством, в том случае, когда температура воды будет недостаточно высокой.
  4. Можно не заниматься самостоятельными расчётами необходимой мощности и площади установки. Достаточно обратиться в специализированную фирму, которая занимаются монтажом оборудования, и грамотные специалисты произведут все необходимые расчёты и измерения.

Солнечный коллектор для отопления дома

Пост опубликован: 19 июля, 2017

Солнечный коллектор – это техническое устройство, служащее для преобразования солнечной энергии в тепловую. По типу теплоносителя, солнечные коллекторы подразделяются на воздушные и жидкостные, в которых теплоносителем служит вода или иное жидкое вещество (антифриз, этиленгликоль и подобные). По конструкции, данные устройства, бывают плоские и вакуумные.

Принцип действия

Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

  1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
  2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
  3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:

В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

По типу конструкции:

  • Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
  • Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура.

По типу теплоносителя:

  • Воздушные;
  • Водяные.

По способу использования теплоносителя:

  • Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
  • Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

По способу передачи тепла:

  • Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
  • Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).
Читайте также  Камины для дома дровяные с водяным контуром

Как работает зимой?

В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:

  • Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
  • Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки;
  • Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
  • Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.

Работа системы осуществляется следующим образом:

  1. Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и поднимается вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю наружного контура, после чего стекает вниз, и процесс повторяется.
  2. Теплоноситель наружного контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача полученной тепловой энергии теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
  3. Циркуляция теплоносителя наружного контура осуществляется путем установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
  4. В комплекс системы автоматики входит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные параметры работы системы (температура, расход жидкости в системе ГВС и т. д.)

Для того, чтобы данная система была эффективна и справлялась с выполнением поставленных задач, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с использованием теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура нагревается путем использования различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). Также, с подобную задачу можно выполнить путем установки электрических ТЭНов, непосредственно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии контролирует система автоматики, включая в работу данные устройства, по мере необходимости.

Выгодно ли это

Определить, выгодно ли использовать солнечные коллекторы, каждый определяет для себя индивидуально, в зависимости от региона проживания, потребности в тепловой энергии и в зависимости от финансовых возможностей.
Регион проживания – это важный критерий, при определении эффективности использования устройств, служащих для преобразования энергии солнца в другие виды энергии. Солнечная активность (продолжительность солнечного сияния), в разных регионах нашей страны разная, что видно на приведенной ниже схеме.
Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России.

При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.

Как сделать своими руками

Наиболее простой, но тем не менее эффективный вариант, это плоский солнечный коллектор, в котором в качестве теплоносителя используется вода.
Из имеющихся под рукой материалов, изготавливается корпус устройства. Это может быть дерево, профильный черный или цветной металл. Размеры каркаса определяются местом установки солнечного коллектора, его назначением и наличием требуемых материалов.

Во внутреннее пространство корпуса укладывается утеплитель, поверх которого укладывается медная трубка. Для создания большей поглощающей площади, трубку укладывают в форме змеевика. Чтобы увеличить КПД устройства, под трубку можно положить слой фольги (на схеме не показано), это позволит снизить тепловые потери в нижнюю сторону устройства и увеличит температуру во внутреннем пространстве корпуса.

С наружной стороны корпус закрывается защитным стеклом, щели герметизируются. В местах ввода и выхода труб, монтируются патрубки холодной и горячей воды.
Изготовленной таким образом устройство, можно использовать для горячего водоснабжения летнего душа и подогрева воды в бассейне, для этого патрубки коллектора подключаются к выбранным системам, после чего устройство готово к работе.

Плюсы и минусы

Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.

Плоские солнечные коллекторы.

Достоинства использования:

  1. При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
  2. При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
  3. Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
  4. Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.

Недостатками являются:

  1. Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
  2. Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
  3. Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
  4. Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
  5. Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.

Вакуумные солнечные коллекторы.

Достоинства использования:

  1. При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
  2. Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
  3. Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
  4. Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
  5. Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
  6. Надежность в процессе эксплуатации.

Недостатками являются:

  1. Относительно высокая стоимость;
  2. Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.

Солнечный водяной коллектор своими руками

  • Как работает устройство
  • Варианты конструктивного исполнения
  • Рекомендации по установке гелиоустановок
  • Особенности сборки систем с применением солнечного коллектора
  • Оснащение систем работающих с солнечными коллекторами автоматикой
  • Преимущества и недостатки солнечных коллекторов
  • Изготовление солнечного коллектора своими руками
  • Видео по теме

Солнечная энергия одно из направлений альтернативной энергетики, развитие которой обусловлено сохранением экологии окружающей среды, ее неограниченным запасом и отсутствием необходимости платить за ее использование. К одним из таких устройств принадлежат солнечные коллекторы, способные эффективно поглощать солнечный свет и передавать его энергию теплоносителю, который обеспечивает человека горячей водой и теплом.

Как работает устройство

Принцип работ солнечного коллектора отличается от других теплогенерирующих установок цикличностью работы. В ночное время из-за отсутствия солнца солнечные коллекторы не выполняют свои функции. В зимнее время световой день сокращается, а в пасмурную погоду солнечный свет сильно рассеивается. Поэтому теплоизоляция конструкции должна обеспечивать минимальную отдачу накопленного ранее тепла.

Основным элементом устройства является адсорбер, выполненный, как один из вариантов, в виде металлической пластины с высокими теплопроводными свойствами, к которой прилегает трубчатый теплообменник. Пластина вместе с трубками поглощает солнечную энергию и нагревает находящийся внутри теплообменника теплоноситель (воду, антифриз, масло и другие). Для повышения степени поглощения, поверхность пластины покрывается специальным материалом черного цвета (черный хром, черная краска, черная ПВХ пленка и другие).

Варианты конструктивного исполнения

Различают основные два типа конструкций:

  • плоский солнечный коллектор;
  • более сложное устройство с применением теплового барьера в виде вакуума, который по этой причине и называется вакуумным.

Образец конструкции плоского коллектора представлен на изображении:

В качестве утеплителя используется обычно минеральная вата. В зимних условиях, когда градиент температур наружного воздуха и внутреннего пространства коллектора достигает значительной величины, такая теплоизоляция не спасает от больших непроизводительных потерь тепла.

Для того, чтобы солнечный коллектор эффективно работал и в любых условиях применяют вакуумный солнечный коллектор. Конструктивным элементом, отличающим от других видов теплогенераторов, являются стеклянные трубки с воссозданным внутри их вакуумным пространством. Трубки объединяются в единую конструкцию с помощью специальных соединительных устройств и представляют собой вакуумный солнечный коллектор, вариант которого на изображении:

Принцип работы коллектора с тепловыми трубками, работающими по технологии heat pipe:

В технологии heat pipe трубка заполняется легкоиспаряющимся веществом, которое в условиях закрытой трубы, при нагревании нижней части испаряясь, поднимается вверх. В верхней части располагается теплообменник, в котором вещество трубки конденсируется, отдавая тепло, например, если вы решили установить солнечный водонагреватель, то воде все тепло передастся воде.

Альтернативой технологии heat pipe по типу передачи тепла в вакуумных трубках широко используется прямоточный U-образный тепловой канал. В корпусе с вакуумным пространством монтируется изогнутая медная трубка, концы которой имеют раздельное подключение к системам теплообменника, отвечающим за холодный и горячий потоки.

Такая трубка имеет высокую производительность в передачи тепла, однако заменить одну неисправную трубку такая конструкция не позволит. Придется менять весь блок вместе с приемным теплообменником.

Рекомендации по установке гелиоустановок

Чем больше света попадает на солнечный коллектор, тем эффективнее его работа. Следовательно, устанавливать его надо в местах, где максимально долго отсутствует тень от окружающих предметов (строений, деревьев и других препятствий солнечному свету).

Ориентация приемной плоскости коллектора зависит от географической широты. В северном полушарии, где находится Россия, наибольшую часть времени солнце светит с южной стороны. Поэтому приемник света коллектора должен быть направлен строго в южном направлении. В силу объективных технических причин возможны отклонения на юго-запад или юго-восток.

Необходимо правильно установить угол наклона гелиоустановки. Он зависит от географического положения местности, так как от широты изменяется отклонение положения солнца от зенита. Следует выбрать такой угол наклона, при котором будет отражаться минимальное количество света от защитного стекла коллектора.

Особенности сборки систем с применением солнечного коллектора

В проектировании автономных систем для горячего водоснабжения и отопления на базе солнечных коллекторов следует всегда предусматривать наличие накопительного бака, который будет выступать в качестве аккумулятора тепловой энергии. Это связано с неравномерным как поступлением энергии, так и ее расходом.

Существуют следующие проверенные на практике схемы подключения в систему солнечного коллектора.

  • С естественной циркуляцией. В данной схеме накопительный бак располагается выше уровня солнечного коллектора.

Важно: уровень высоты бака не должен превышать одного метра. Находит применение для организации солнечного водонагревателя для небольших дач, бань и душевых.

  • Схема для отопления дома с участием солнечного коллектора. Интенсивность солнечного излучения зависит от географической широты. На северных широтах России его может быть недостаточно для обогрева помещения в зимних условиях. Наиболее эффективна его работа будет в паре с традиционным источником тепла, работающего на твердом топливе или газе. В представленной ниже схеме отопительный котел обозначен за номером 12.
  • Схема использования гелиоустановки для одновременного снабжения дома горячим водоснабжением и отоплением.Отличительной особенностью этой схемы является наличие дополнительной накопительной емкости. Ее необходимость вызвана разделением питьевой воды и технической, поступающей исключительно в систему отопления.
  • Солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне.Солнечный коллектор позволяет поддерживать оптимальную температуру в бассейне в течение всего времени суток.

Рекомендуем также изучить вакуумный солнечный коллектор, возможно он лучше подойдет под ваши задачи.

Оснащение систем работающих с солнечными коллекторами автоматикой

Специфика работы гелиоустановок, постоянно меняющиеся исходные данные (время года, погодные условия и так далее) не обеспечивают стабильности параметров (температура, расход теплоносителей и других), что требует включению в схему установки управляющих систем.

Читайте также  Как подключить кабель для обогрева водопроводной трубы?

Электронные устройства типа контроллера на основании анализа температуры в определенных местах схемы установки дают команды на открытие/закрытие клапанов, включают/выключают насосные установки для выбора оптимального движения теплоносителя по контуру. Так, например, при превышении температуры воды в накопительном баке теплоносителя, контроллер остановит его движение по контуру, прекратив потери тепла, которое могло бы сбрасываться в окружающую среду через коллектор.

Преимущества и недостатки солнечных коллекторов

Основные преимущества солнечных водонагревателей:

  • использование неиссякаемого и абсолютно бесплатного источника энергии;
  • уменьшается расход традиционных источников энергии — газа, нефти, угля;
  • возможность работы круглый год;
  • можно легко уменьшать или наращивать тепло, убирая/дополняя количество секций;
  • изменение цен на энергоносители не оказывают влияние на функционирование гелиоустановок;
  • надежная работа, удобная эксплуатация на протяжении длительного времени.
  • стоимость собственно солнечного коллектора и его установки вместе с обвязкой со всеми дополняющими элементами обойдется в немаленькую сумму — это достаточно дорогое удовольствие:
  • обеспечить эффективную автономную работу солнечного коллектора удается далеко не всегда из-за непостоянного присутствия солнца на небосклоне, поэтому применение одного лишь коллектора без дополнительных источников энергии, не обеспечивает потребностей человека в тепловой энергии.

Изготовление солнечного коллектора своими руками

Одним из недостатков гелиоколлекторов промышленного производства считается их высокая стоимость. Действительно далеко не каждый имеет свободные средства, чтобы отдать их за наличие горячей воды у себя на даче. Вариант солнечного водонагревателя можно решить, изготовив его своими руками. Характеристики такого водонагревателя будут сильно уступать заводскому, но для того чтобы в условиях дачи умыться и помыть посуду, температуры и расхода воды вполне хватит.

Для изготовления солнечного коллектора своими руками подбираются материалы, которые лежат без дела в подсобном помещении или, в крайнем случае, их можно дешево купить в обычном хозяйственном магазине. Выигрыш в расходах по сравнению с покупкой промышленного образца весьма ощутимый.

Для самостоятельного изготовления в качестве прототипа берется плоский солнечный коллектор. Вакуумный коллектор частным порядком изготовить практически невозможно. Основной задачей в изготовлении самодельного солнечного коллектора будет подбор подходящих материалов для адсорбера — главного конструктивного узла, отвечающего за работоспособность устройства. Существуют варианты, где мастера из народа вместо дорогих меди и алюминия применяют дешевые подручные материалы.

  • Адсорбер из трубы гофрированной нержавейки.Нержавейка в таком виде легко гнется в любых направлениях, что важно в изготовлении змеевика адсорбера. Высокая теплопроводность и коррозионная стойкость повышают эффективность и срок эксплуатации коллектора с таким адсорбером.
  • Адсорбер из пластиковых труб.Материалы из пластика уступают по теплофизическим свойствам меди и алюминию. Однако технологические свойства в изготовлении теплообменников сложных форм и стойкость к коррозии наряду с дешевизной делают этот материал востребованным при изготовлении самодельных водогрейных установок.
  • Адсорбер из пивных банок.Емкости для пива и других напитков в виде банок изготавливаются из пищевого алюминия. Материал с хорошими теплопроводными свойствами народные мастера приспособили для теплообменников в солнечных коллекторах. После вскрытия верхних и нижних частей банок, они склеиваются между собой термостойким клеем.

После сборки приемник света из банок окрашивается в черный цвет и может накапливать тепловую энергию в дневное время суток.

Кроме приведенных выше вариантов изготовления солнечных самодельных водогрейных устройств, существует много придуманных народными умельцами конструкций: из пластиковых бутылок, резинового шланга и других.

Существует стойкое мнение, что применение солнечных коллекторов дает зримый эффект лишь в южных районах, где много солнечных дней. Однако если обратить внимание на географию пользователей гелиоустановками, то можно найти положительные отзывы от людей, проживающих недалеко от Москвы, а это далеко не юг. С совершенствованием технологии производства солнечных коллекторов и ростом цен на газ, география их применения будет все больше расширяться, в том числе и на широтах ближе к северу.

Видео по теме

Солнечный коллектор своими руками

Гелиоприемник сделан из пустых банок из-под пива или других напитков, которые окрашены матовой черной краской, устойчивой к высоким температурам. Верхняя часть (крышка) банки специально разработана для обеспечения большей эффективности теплообмена между воздухом и поверхностью банки. (Просьба соблюдать технологию!).

Когда солнечно, независимо от наружной температуры, воздух нагревается в банках очень быстро. Вентилятор возвращает воздух обратно с подогревом воздуха, и в комнате тепло.

1. Готовим банки

Для начала мы собрали пустые банки, из которых составим панели солнечных батарей. Надо мыть банки сразу, как только они начинают распространять запахи. Внимание! Банки, как правило, сделаны из алюминия, но есть также некоторые из железа. Банки могут быть проверены с помощью магнита.

В днище каждой баночки вставляется пробойник (или гвоздь) и делаются аккуратные отверстия, хотя можно и просверлить дрелью. Затем вставляется суппорт и искажается в соответствии с рисунком.

Вместо этого, Вы можете использовать специальные инструменты или большие крестовые отвертки. Верхняя часть банки режется ножницами и изгибается так, чтобы получился «плавник». Его миссия заключается в содействии турбулентному потоку воздуха, чтобы собрать как можно больше тепла от нагретой стенки банки. (Просьба соблюдать технологию!) Всё это необходимо сделать до склеивания банок.

2. Удаляем жир и грязь с поверхности банки

Любое синтетическое средство обезжиривания будет служить достаточно хорошо для этой цели. Обезжиривание выполнять только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

3. Садим банки на клей

Лента клея или силикона на банке устойчива к высоким температурам, по крайней мере, до 200 °C. Есть также продукты для склеивания, которые могут выдержать до 280 ° C или 300 ° C. Донышко банки и верх идеально подходят друг к другу, аккуратно нанесите клей. Подробно разрез склеенных банок можно увидеть на рисунке.

Чтобы не промахнуться с вертикалью-горизонталью, лучше заранее сделать шаблон из двух досок, сбитых гвоздями под углом 90 градусов. Шаблон на рисунке, будет оказывать поддержку во время сушки банок в целях получения прямой трубы — солнечного тоннеля.

4. Делаем каркас

Коробки впускной и выпускной части сделаны из дерева или алюминия, толщиной 1 мм; зазоры в краях закрываются клейкой лентой или термостойким силиконом. Круглые отверстия по размеру банок выполнены специальной насадкой на дрель, или буром.

5. Склеиваем коробку

Клей сохнет очень медленно. Не забудьте дать ему высохнуть в течение хотя бы 24 часов. Корпус Гелиоприемника сделан из дерева. Задняя часть коробки солнечного коллектора – из фанеры. В целях дальнейшего укрепления структуры вы можете сделать внутреннюю стенку.

6. Теплоизоляция солнечного коллектора

Между разделами применяется изоляция – из стекловолокна или пенопласта. Все это закрывается крышкой из тонкой фанеры. Обратите особое внимание на изоляцию вокруг отверстия для входа и выхода воздуха в солнечном коллекторе.

7. Крепление солнечного коллектора

В конце работы Гелиоприемник окрашивается в черный цвет, и помещается в шкаф. Сверху покрывается оргстеклом, тщательно подогнанным к раме. Поликарбонат / Оргстекло должен быть (желательно) слегка выпуклый, чтобы получить большую прочность.

Эта конструкция не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать. Это может быть решено простым способом — путем установки клапана или задвижки, что позволит уменьшить потери тепла.

Дифференциальный термостат управляет работой вентилятора и включается/выключается. Этот термостат можно купить в магазинах электронных компонентов. Устройство имеет два датчика:

Один установлен в верхнее отверстие для теплого воздуха, другой — внутри нижнего канала прохладного воздуха Коллектора. Если Вы грамотно установили порог температуры, солнечный коллектор может производить в среднем около 1-2 кВт энергии для отопления. Это в основном зависит от того, каков солнечный день.

Генеральная репетиция солнечных коллекторов была сделана во дворе перед установкой системы на дому. Это был солнечный зимний день, облаков нет. В качестве вентилятора был использован небольшой кулер, извлеченных из неисправного блока питания к компьютеру. После 10 минут солнечного света от солнечных коллекторов температура воздуха достигала 70 ° C!

После завершения установки коллекторов на стене дома, когда температура окружающего воздуха от -3 ° C, от солнечного коллектора выходило 3 м3/мин (3 кубических метров в минуту) нагретого воздуха.

Температура нагретого воздуха поднялась до +72 ° C. Температура измерялась с помощью цифрового термометра. Для расчета мощности Коллектора солнечной тепловой энергии, мы взяли воздушный поток, а средняя температура воздуха — на выходе из блока. Расчетная сила, которую дал солнечный Коллектор, составляла примерно 1950 Вт (ватт), что почти в 3 л.с. (3 л.с.)!

Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Солнечный коллектор позволяет использовать дармовую энергию солнца для отопления или подогрева воды на бытовые нужды, причем и в межсезонье и зимой. Дает значительную экономию, так как хорошие модели вырабатывают приличное количество тепла.

Но хороший заводской солнечный коллектор стоит столько, что всегда возникает вопрос, — окупится ли он вообще или дешевле нагреть воду газом?

Насколько выгодны солнечные коллектора

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

  • У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

Как обычно устроен солнечный коллектор

  • Плоский коллектор с трубкой. Представляет собой лист металла темной расцветки (поглощающий лучевую энергию) с прикрепленной к нему медной трубкой, по которой движется теплоноситель. Помещен в короб с теплоизоляцией толщиной от 50 мм. Со стороны солнца закрыт стеклопакетом.

Такой заводской коллектор дает в летний день до 600Вт с метра квадратного своей площади – весьма мощный нагрев. В межсезонье в полдень – до 300 Вт.

  • Трубчатые конструкции солнечных коллекторов здесь подробно рассматриваться не будут, так как их нельзя повторить в домашних условиях. Они представляют собой различные трубки из стекла, в том числе с обратным отражением солнечной энергии, с легко испаряющимися жидкостями, вакуумные… Это наиболее дорогие конструкции, которые можно заказать в организациях, после чего преступить к практическому изучению вопроса, на тему как их эксплуатировать, чтобы окупить в видимой перспективе….
Читайте также  Водяная станция не качает воду причины

Но КПД их больше, а самое главное зимой они вырабатывают тепло начиная с мощности солнечного излучения 20 Вт/м кв., в то время как заводские плоские – 100Вт/м кв., если меньше – они просто не греют воду, а самодельные….

Как используется тепло от солнечного коллектора

Солнечный коллектор вырабатывает больше энергии тогда, когда она меньше всего нужна – в самый жаркий полдень. Летом энергии на порядок больше, чем зимой. В межсезонье ее также маловато… Тепловая энергия от солнечного коллектора в первую очередь идет на подогрев воды для бытовых нужд, на нагрев летнего бассейна или душа, а также на отопление здания.

  • Чтобы ее использовать для ГВС, теплоноситель от коллектора должен поступать в спираль бойлера-теплообменника. Такие косвенные бойлеры с несколькими спиралями нагрева можно приобрести заранее.
  • Чтобы использовать тепловую энергию от коллектора для отопления, ее нужно накапливать в буферной емкости.
  • Летний нагрев бытовой воды может быть прямым – вода из бассейна и душа может прокачиваться через солнечный коллектор напрямую.

Как изготавливается солнечный коллектор своими руками

  • Типичная самодельная конструкция солнечного коллектора – просто спираль черной трубы ПНД, прикрепленной хомутами к какому-либо металлу. Или даже без металла. Общая площадь 2 – 6 м кв. позволяющая развить 1 кВт и более мощности в солнечный полдень. Такие коллектора с утеплением 50 мм экструдированным пенополистиролом, закрываются со стороны солнца светостабилизированной полиэтиленовой пленкой, используются для нагрева воды Устанавливаются под солнце на открытой площадке.

  • Более основательная конструкция – черный металлический лист с пришитым к нему скобами медным змеевиком из мягкой меди диаметром 10 мм. Площадь коллектора обычно до 10 м кв. Не нужно ее слишком увеличивать, так как при этом КПД будет падать. Утепляются с тыла, закрываются обязательно стеклом или стеклопакетом.

Типичных конструкций не существует, и расчет ожидаемой отдачи всегда не верен. Но по результатам собственных экспериментов можно создать своими руками коллектор на солнечной энергии, который окажется даже на удивление работоспособным. Ведь энергии солнца на самом деле весьма немало…

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

Солнечный коллектор своими руками (21 фото + описание изготовления)

Сделал самодельный солнечный коллектор: подробные фото с размерами и описание изготовления солнечного водонагревателя своими руками.

Приветствую всех! Поставил бассейн на дачном участке и возникла необходимость в подогреве воды для бассейна и собственных нужд.

Изучив всевозможные варианты, в результате было принято решение создать солнечный коллектор своими руками для подогрева бассейна.

Принцип действия солнечного коллектора

По плану действие солнечного коллектора должно было осуществляться следующим образом: забор воды из бассейна происходит при помощи электрического насоса, опущенного в воду. Далее вода поступает в солнечный коллектор, созданный самостоятельно по змеевику из труб, который установлен под наклоном на постаменте. В процессе циркуляции по черному змеевику вода греется под воздействием ярких лучей солнца и поступает ко дну бассейна.

Конструкция солнечного коллектора

Наш коллектор, созданный самостоятельно, будет включать в себя 42 полудюймовые трубки (по 225 см каждая). Располагаются они горизонтально.
В общей сложности длина трубок составляет около 120 м (длина соединительных колен учитывается).

Необходимо сделать плоский короб черного цвета (228 х 190 х 10 см), а затем укрепить его на каркас. Окрашивание короба и каркаса следует выполнить черным антисептиком. С целью предотвращения утраты драгоценного тепла короб следует закрыть простым стеклом. Трубки коллектора также окрашиваются пульверизатор. Для этого подойдет обычная нитрокраска черного цвета.

Планируемая мощность коллектора зависит от интенсивности света и предполагается в пределах 1,6 — 2 кВт.

Схема поможет разобраться в системе подогрева воды:


В процессе деятельности мы кое-что изменили в схеме, о чем поговорим позже.


По плану коллектор должен быть установлен в солнечной местности, в нескольких метрах от бассейна. Тщательный выбор места был обусловлен тем, чтобы в будущем избежать потери тепла в магистралях и насос мог справиться с прокачкой воды по всей длине трубопровода солнечного коллектора на даче.
Также необходимо было учесть оптимальный наклон солнечного коллектора относительно горизонта.
При помощи программы 3D MAX (удобная штука) был произведен расчет и создано изображение нашего будущего солнечного коллектора.

Помимо этого были выполнены расчеты нужных деталей и составляющих для создания конструкции. Выбор трубы остановился на металлопласте. Этот материал оптимально подходит для данной цели, поскольку к его поверхности отлично пристает нитрокраска черного цвета, которой мы планируем покрасить трубки солнечного коллектора своими руками.

Смета, составленная по результатам подготовительных работ оказалась внушительной по объему.

Подготовка к самостоятельному созданию солнечного коллектора по нагреву воды

Ближе к осени началась подготовка и закупка необходимых материалов. Поскольку приобретение материалов попало на холодное время года, частичная сборка солнечного коллектора своими руками выполнялась в квартире. Скручивались детали вручную, а соединения уплотнялись при помощи специальной нити.
Наглядно вы можете это увидеть на фото:

Также, в процессе подготовительных работ был подготовлен чертеж рамы (короба) и подставки для солнечного коллектора. Чертеж основывался на том, что для рамы нашего коллектора понадобится два листа фанеры (стандартных) размером 1,52 х 1,52м и толщиной 10мм. Один из листов не раскраивается и используется в первоначальном размере, а второй необходимо разрезать на 5 кусков: 4 — 76 х 38см, 1 — 152 -76см.

Помимо это был куплен брус длинной 6 м, сечением 5 х 5хсм. Он понадобится для создания «стола» каркаса рамы и каркаса подставки.

В общей сложности длинна бруса — 60м (или 10 шт. по 6 м). В соответствии со сметой был куплен антисептик, который защитит раму под солнечный коллектор и каркас-подставку. Черный антисептик был приобретен с целью покрытия площади рамы-стола.

Монтаж коллектора на дачном участке

Каркас нашего солнечного коллектора планировалось установить наклонно в сторону юга. Для площадки была приобретена тротуарная плитка размерами 40 х 40см. Подготовка места включила в себя выравнивание, покрытие рубероидом, сверху насыпан щебень. На отстаивание и утрамбовку щебня необходимо время. В нашем случае это заняло около трех месяцев. После этого, сверху, площадка была снова застелена рубероидом и уже на него выложена тротуарная плитка (24 шт.).

Целесообразным будет предусмотреть обычную вилку с розеткой. Таким образом вы сможете отключать насос во время купания в бассейне и обезопасите себя от поражения электрическим током.

Подготовка каркаса-подставки для коллектора

Согласно чертежа мы начали собирать каркас-подставку. Следующим шагом была покраска наклонного стола конструкции сверху антисептиком черного цвета. С задней стороны мы покрыли поверхность бесцветной Тиккуриллой.

Следующим шагом стало изготовление рамы «стола» солнечного коллектора. Подготовленные куски бруса были скреплены стальными уголками (5 х5см) и шурупами. Фанера, нарезанная на необходимые части была также прикреплена к раме шурупами. В результате мы получили ровную площадку (стол) для установки трубок коллектора.

Следует отметить, что конструкция получилась достаточно тяжелая — 30 — 35 кг. Каркас-подставка должна быть прочной и устойчивой под воздействием ветров, весом снега и должна выдержать вес рамы, змеевика с водой и стекла. Для того, чтобы конструкция была более устойчивой, мы соорудили специальные колья из металла, которые смогут удержать каркас-подставку.

Сборка солнечного коллектора

Для начала мы подготовили металлопласт, нарезав части необходимой длины. Далее началась сборка змеевика (снизу вверх).
Белый пластик и крепления мы окрасили в черный цвет баллончиками. В общей сложности мы постарались все покрыть черной краской (трубки, крепления).
После сборки основной части конструкции, мы подключили систему непосредственно к насосу и провели испытания. Протечек обнаружено не было, да и вода поступала достаточно уверенно.

Наша основная цель — получить и правильно использовать максимальное тепло от солнца. Одну из главных ролей при этом играет экран защиты. Благодаря этому приспособлению в коробе аккумулируется теплая температура, а затем воздух направляется на подогрев.
В нашем случае для этой цели по краям стола был использован бордюр с покрытием антисептиком черного цвета (из вагонки).

Также мы сделали из алюминиевого уголка раму для установки стекла.

В результате выполнения указанных действий мы смогли снять размеры для стекла. Нарезка и установка стекла не заняла много времени. Для поддержания краев стекла был применен алюминиевый уголок. Середина держалась на центральном узле.

В результате мы получили прочную, герметичную конструкцию. Конденсат внутри замечен не был. Собирался он только снаружи в утреннее время.

Если говорить об изменениях схемы, то во-первых, в процессе работы обратный клапан бассейна мы заменили на простой краник. Данной заменой мы постарались облегчить работу насоса. С клапаном насосу придется прикладывать больше сил в процессе работы.

Во-вторых, была выполнена установка двух дополнительных кранов. Следует отметить, что кран, при помощи которого возможно перекрывать магистраль, является очень полезным приспособлением на случаи длительного отсутствия.

Проверка работы коллектора

Испытательные работы осуществлялись с использованием специального термометра. При интенсивном солнце показатель температуры воды на выходе был очень высоким (обжигала руку).

В соответствии с показателями измерений после 7 — 8 часовой работы насоса температура воды в бассейне нагрелась до 32 0 С. В дальнейшем мы поддерживали ее в пределах 32 0 С периодически подключая насос. Следует отметить, что в процессе циркуляции воды происходит обогащение кислородом.

Цель достигнута — вода моего бассейна стала теплой и комфортной.

Возможно наш опыт пригодится вам для создания автономного источника теплоснабжения для вашей дачи.