Солнечный коллектор используется для поглощения энергии солнечного излучения, чтобы в дальнейшем она была концентрирована, преобразована и использована человеком.
Выработанная энергия применяется для:
- Обеспечения нагрева воды и запуска систем отопления жилых помещений.
- Обеспечения в бассейнах различного типа постоянно теплой водой.
- Обогрева теплиц.
- Для нагревания технологической воды, используемой в промышленности.
Принцип работы и область применения
Принцип действия
Конструкция и используемые для ее создания материалы направлены для максимально возможного потребления солнечной энергии. После чего она преобразовывается в тепловую, и передается для дальнейшего ее использования. в данной системе может являться как воздух, так и специальная жидкость с незамерзающими свойствами.
Циркуляция его может быть естественной и принудительной.
Коллекторы используются в различных странах с любым климатом.
Область применения их достаточно велика:
- Для дач, коттеджей и частных домов.
- Различных производственных комплексов, независимо от рода деятельности и масштаба.
- На автомойках, станций автозаправок.
- В детских и медицинских учреждениях.
- На объектах железнодорожного транспорта.
- В гостиничных, торговых и развлекательных комплексах.
- В заведениях общепита и офисах.
Преимущества и недостатки
Коллекторы имеют большой ряд преимуществ, к ним можно отнести:
- Снижение расходов на обслуживание отопительной системы дома , и обеспечение его горячим водоснабжением.
- Возможность получения обогрева дома и горячей воды при перебоях и временном отсутствии электроснабжения и подачи газа.
- Снижение нагрузки на отопительную систему , вследствие чего происходит увеличение ее срока службы.
- Экономия природных ресурсов и сохранение экологии.
- Экологичность системы не оказывает негативного воздействия на человека.
Минусом можно назвать довольно высокую стоимость и непростой монтаж этого оборудования.
Виды
Можно выделить два вида этих устройств. Каждому из них свойственны определенные характеристики и принципы действия.
Плоский коллектор
Подобные коллекторы изготовляются в виде панели, размером до 2,5 метра, в центре которой помещается поглощающая пластина. Изготавливается она из теплопроводящих металлов, медь или алюминий самые используемые для этого. На нее нанесено покрытие, которому свойственно наличие низкого коэффициента излучения.
Это требуется для наибольшего преобразования солнечных лучей в виде тепловой энергии, при этом, в окружающую среду ее выход должен быть минимальным. Этот абсорбирующий слой соединяется с трубками. Именно по ним происходит циркуляция чаще всего пропилен-гликоля, который выступает в качестве теплоносителя.
Также, или же вода. Под трубками расположен теплоизоляционный слой. Над поглотителем находится специальное защитное гелиостекло. Ему характерно минимальное содержание железа для наибольшей пропускной способности, а корпус усилен листовой сталью с теплоизоляцией или алюминием.
Используется этот вид для монтажа на скатных или же плоских крышах. Но его можно монтировать в любом месте и положении. Этот вид наиболее распространен и получил широкое использование для отопительных систем и для нагрева воды.
Трубчатый (вакуумированный)
Состоит он из отдельных трубок. Число их может быть от 5 до 30 штук. Каждая, из трубок по принципу действия представляет собой миниколлектор. Все они объединены в одну панель.
Внутри трубки находится еще одна такая же деталь меньшего размера. Между ними создан вакуум. Верхняя часть состоит из гелиостекла и выполняет функцию защиты. В нее встроена пластинка поглотителя, состоящая из меди или алюминия. Меньшая трубка находится под пластиной, в ней происходит циркуляция теплоносителя. Вакуум в этом случае играет роль теплоизолятора.
Такой солнечный коллектор действует значительно эффективней по сравнению с плоским, в условиях низких атмосферных температур. Но стоимость их значительно выше.
Трубчатый коллектор в свою очередь бывает двух видов, отличных по конструкции. Различают тип с тепловой трубой и прямоточный. Преимуществом первого типа можно назвать сохранение эффективной работоспособности при температуре до -30 градусов Цельсия, а в некоторых случаях даже до -40.
Отличительными особенностями прямоточного коллектора является возможность его монтажа в любом положении, а также минимальные теплопотери при работе.
Как сделать своими руками?
Устройство коллектора
Этот прибор для экономии энергии можно изготовить собственными руками. Вариантов исполнения в этом случае существует немало. Например, его можно сделать из оконной рамы, старого электрического бойлера, холодильника, и даже пластиковых бутылок.
Рассмотрим один из наиболее простых коллекторов, изготовленных при помощи деталей старого холодильника. Осуществлять такой коллектор будет подогрев воды для технических нужд.
Необходимые материалы и инструменты
Материалы:
- Конденсатор, снятый со старого холодильника.
- Брусья из дерева, 5/5 см.
- Резиновый коврик.
- Стекло (подойдет от оконной рамы).
- Лист фольги.
- Шурупы, гвозди.
- Скотч.
Инструменты:
- Молоток.
- Шуруповерт.
Перед проведением работ, змеевик от холодильника необходимо промыть с использованием моющего средства и проточной воды. Это надо для его очищения от фреонового масла.
Для увеличения эффективности самодельного коллектора, можно использовать автомобильный радиатор, заменив им конденсатор.
Испытания показали, что этот агрегат способен за два часа работы нагреть около 20 литров воды на 20 градусов. Температура окружающей среды при эксперименте составляла +25 градусов Цельсия.
Конечно, такое устройство имеет низкое КПД и вероятность выхода из строя из-за завоздушивания теплообменника, но тем не менее, оно приносит определенную пользу.
Поскольку, солнечные коллекторы имеют эффективность, которая зависит от отражающей способности и поглощающей особенности материала, для увеличения этих особенностей были придуманы специальные покрытия.
Каждое из них подходит к определенному материалу, на который они будут наноситься. Есть покрытия для меди, алюминия и др. Нанесение их осуществляется довольно сложным способом, поэтому они не имеют широкого доступа.
- При выборе коллектора надо учитывать , что вакуумные его модели более хрупкие по сравнению с плоскими, но при повреждениях значительно проще починить первый вариант. Для этого потребуется всего лишь заменить вышедшие из строя трубки, когда как в плоском придется заменить всю абсорбирующую систему;
- Мощности , вырабатываемой с помощью одного коллектора, хватит для отопления нескольких жилых комнат и подогрева воды.
- Срок службы коллектора составляет до 30 лет. Но при покупке этого аппарата нужно учитывать, что вакуумный тип менее долговечен, по сравнению с другими.
- Установить это оборудование можно самостоятельно , используя инструкцию, которая прилагается к устройству. Процесс этот довольно трудоемкий и нелегкий, но позволяет сэкономить на затратах, необходимых для привлечения специалистов.
Использовать бесплатную солнечную энергию для отопления и горячего водоснабжения дома довольно заманчиво. Сделать это можно с помощью гелиоустановки, главным элементом которой является солнечный коллектор. Но одним из сдерживающих факторов использования гелиоустановок является их относительно большая стоимость. Но ведь их можно сделать самостоятельно. Поэтому, в этой статье мы расскажем о принципе их работы, видах, а также как собрать и изготовить солнечный коллектор своими руками для отопления дома и обеспечения его горячей водой из разных подручных материалов.
Принцип работы и виды солнечных коллекторов
Солнечные коллекторы представляют собой теплообменники, которые улавливают энергию Солнца и превращают ее, в зависимости от их вида, в тепловую энергию жидкости или воздуха, циркулирующих в них. Нагретые в коллекторе жидкость или воздух используются для горячего водоснабжения или отопления дома напрямую или через дополнительные теплообменники, например, через бойлеры косвенного нагрева. Главная задача любого такого коллектора: как можно больше «поймать» солнечной энергии и с наименьшими потерями передать его циркулирующему в нем теплоносителю.
Виды гелиоколлекторов
По виду циркулирующего и нагреваемого в них теплоносителя солнечные коллекторы могут быть:
- Жидкостными;
- Воздушными.
По конструктивным особенностям и виду теплообменной поверхности они могут быть:
- В виде емкости;
- Трубными;
- Плоскими;
- Вакуумными.
Жидкостные солнечные коллекторы, как следует из их названия, в рабочем состоянии заполнены жидкостью, которая циркулирует и нагревается в них. Это может быть обычная вода или незамерзающая жидкость (антифриз). В первом случае, нагретая вода может подаваться напрямую в систему горячего водоснабжения, в накопительную емкость или в бойлер косвенного нагрева, а во втором случае – только в бойлер. Такие коллекторы могут использоваться как для обеспечения дома горячей водой, так и для его отопления. Все зависит от мощности гелиоустановки.
Воздушные гелиоколлекторы используются, главным образом, для отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в такой коллектор, нагревается там и подается назад в помещение с помощью естественной или принудительной циркуляции.
Большинство из этих видов солнечных коллекторов можно изготовить самостоятельно. Проявив фантазию, для их изготовления можно использовать разные подручные материалы: пластиковые или металлические емкости, трубы, шланги, б/у радиаторы и даже пивные банки. Ниже, мы рассмотрим несколько конструкций солнечных коллекторов, которые можно изготовить своими руками, используя эти и другие подручные материалы.
Солнечный коллектор из металлической или пластиковой емкости
Простейший солнечный коллектор можно изготовить своими руками из металлической или пластиковой емкости объемом 50-100 л. Это так называемый летний душ, который довольно распространен в сельской местности и на дачах.
Солнечный коллектор для нагрева воды из металлических бочек
Лучшим металлическим вариантом такого коллектора будет емкость из нержавеющей стали, покрашенная снаружи в черный цвет. Правда, стоимость такой новой емкости довольно высокая. Поэтому можно использовать б/у емкости. Например, сварить бак из двух нержавеющих емкостей от старых стиральных машин. Можно использовать и емкости из черного металла, оцинкованные или окрашенные водостойкой краской. Пластиковые емкости хороши тем, что имеют небольшой вес и не подвергаются коррозии, но они недолговечны, так как пластик плохо переносит ультрафиолетовое излучение.
Бочка устанавливается на южной стороне крыши дома или непосредственно над летним душем. Если бочка не герметична, то подвод холодной и забор нагретой осуществляется снизу. Давление теплой воды в точке забора будет определяться высотой установки и уровнем воды в бочке. Она наполняется холодной водой, которая в течении некоторого времени нагревается, а потом используется.
Если бочка герметична, то подача холодной воды осуществляется снизу, а забор теплой — вверху. Такая емкость подключается к системе холодного водоснабжения (насосной станции) и при заборе нагретой воды в бочку поступает из системы холодная, вытесняя теплую в верхнюю часть.
Преимущество такого солнечного коллектора в простоте. Его несложно сделать своими руками. Если бочка цилиндрической формы, то она хорошо освещается солнечными лучами на протяжении всего дня.
Недостатки данной конструкции:
- Использовать можно только в теплое время года;
- малоэффективна в ветреную погоду и когда солнце закрыто облаками;
- Большая инерционность — относительно длительный нагрев воды;
- Нагретая днем вода ночью остывает.
Как изготовить и собрать солнечный коллектор из металлических труб
Простой и эффективный солнечный коллектор можно изготовить своими руками из тонкостенных металлических трубок: стальных, медных или алюминиевых. Он представляет собой трубчатый теплообменник (радиатор), который помещается в теплоизолированную коробку из досок, фанеры или ДСП.
Лучшим материалом для изготовления радиатора гелиоколлектора безусловно является медь. Она обладает отличной теплопередачей и не подвержена коррозии. Но этот материал довольно дорогой. Алюминиевые трубки, хотя дешевле медных, но могут возникнуть трудности при их сварке.
Дешевле и проще всего изготовить теплообменник из стальных труб. Их можно сварить при помощи обычного сварочного аппарата. Для изготовления такого радиатора могут быть использованы стальные трубы диаметром ½ — 1″. При этом, для подвода холодной и отвода нагретой воды используются трубы большего диаметра и с большей толщиной стенок, а для самого теплообменника — меньшего диаметра и с меньшей толщиной стенок.
Схема радиатора солнечного коллектора из труб
Размеры радиатора солнечного коллектора, а следовательно длинна труб зависит от требуемой мощности. Но если сделать его слишком большим и громоздким, то могут возникнуть трудности с его сборкой и установкой. Поэтому, лучше всего, если его размеры будут в пределах: ширина — 0,8-1 м, а высота 1,5-1,6 м. Мощность такого коллектора будет в пределах 1,2-1,4 кВт. Если же вам необходимо увеличить мощность гелиоустановки, то можно изготовить несколько таких коллекторов и соединить их между собой.
В этом случае для изготовления радиатора солнечного коллектора нам понадобятся две толстостенные трубы диаметром ¾ — 1″ длиной 0,8-1м и 12-18 тонкостенных трубок диаметром ½ — ¾ » и длиной 1,5-1,6 м.
В толстостенных трубах, которые будут служить для подвода и отвода воды, сверлятся отверстия под тонкостенные трубы меньшего диаметра с шагом 3-4,5 см. Один конец такой трубы глушится, а к другому приваривается или нарезается в нем резьба.
Трубы свариваются в одну конструкцию радиатора и красятся черной матовой краской.
Теперь необходимо изготовить теплоизолированный короб для радиатора. Для этого можно использовать влагоустойчивую фанеру, плиты ДСП, OSB или обрезные доски. Но лучше всего подошла бы водостойкая фанера (ФСФ).
Размеры короба рассчитываются с учетом размеров радиатора, слоя утеплителя и зазоров между ними. Высота бортов короба должна учитывать толщину утеплителя, самих труб, а также расстояние их от днища и закрывающего короб стекла или поликарбоната (10-12 мм). В верхнем торце бортов делается выборка (паз) под стекло или поликарбонат. В одном из боковых бортов делаются отверстия для труб подвода и отвода воды. Элементы короба в одну конструкцию соединяются с помощью саморезов.
В качестве утеплителя можно взять пенополистирол, обычный (пенопласт) или экструдированный, а также минеральную вату плотностью не менее 25. Слой утеплителя (не менее 5 см) монтируется изнутри на днище и по бокам короба. Сверху на него укладывается лист оцинкованного металла или слой толстой фольги, которые также окрашиваются в черный матовый цвет.
Радиатор крепится в коробе с помощью хомутов или зажимов, наличие которых необходимо предусмотреть еще на этапе изготовления короба. Место расположения и размеры хомутов зависят от конструкции радиатора и размера труб.
Сверху короб накрывается стеклом или поликарбонатом. Накрытие укладывается в пазы (выборку) и надежно крепится. Все стыки герметизируются.
Солнечный коллектор готов. Его необходимо установить на южной стороне дома с наклоном к горизонту 35-45 ⁰. На его базе можно изготовить гелиоустановку, которая включает в себя теплоизолированный накопитель теплой воды емкостью 100-200 литров или бойлер косвенного нагрева.
Установка готового солнечного коллектора
Коллектор из пластиковых или металлопластиковых труб
Солнечный коллектор своими руками можно также изготовить используя пластиковые ПНД или ПП трубы. Теплопередача пластика хотя и меньше, чем у металлических на 13-15%, но зато он намного дешевле меди и не подвержен коррозии, как черная сталь.
Для изготовления простого солнечного коллектора своими руками трубы ПНД диаметром 13-20 мм можно уложить в коробе в виде спирали, закрепить с помощью хомутов и покрасить в черный цвет.
Вариант солнечного коллектора из пластиковых ПНД труб
Полипропиленовые трубы гнутся плохо, но их просто соединять с помощью пайки, используя специальные фитинги. Подводные трубы (горизонтальные коллекторы) можно изготовить из ПП труб диаметром 25 мм, а сам теплообменник из труб диаметром 20 мм. Готовый радиатор солнечного коллектора красим в черный цвет и монтируем в короб, который изготавливается также, как и в варианте с металлическими трубами.
Можно также изготовить радиатор для солнечного коллектора из металлопластиковых труб. При этом их можно соединить с помощью фитингов, по той же схеме, что и ПП-трубы или же уложить зигзагами («змейкой») или в виде спирали. Второй вариант проще. Но необходимо помнить, что радиус изгиба металлопластиковых труб не должен быть меньше 7 диаметров трубы.
Вариант солнечного коллектора из металлопластиковых труб
Солнечный коллектор из радиатора холодильника
Если у вас есть радиатор от старого холодильника, то его тоже можно использовать для изготовления своими руками солнечного коллектора. Для этого необходимо его тщательно промыть, чтобы очистить от остатков фреона. Во время промывки следует также проверить его герметичность – нет ли протечек. Если они есть, эти места необходимо загерметизировать холодной сваркой или запаять.
Радиатор от старого холодильника
Сам радиатор необходимо покрасить черной матовой краской.
Необходимо предусмотреть также способ соединения входной и выходной трубок с накопительным баком гелиоустановки или другими элементами, в зависимости от ее вида. Для этого, например, можно припаять на концах трубок резьбу требуемого размера или натянуть резиновые шланги, закрепив их хомутами.
Подготовленный таким образом радиатор солнечного коллектора крепится с помощью хомутов в теплоизолированном коробе, изготовленном с учетом его размеров. Сам короб может быть изготовлен также, как и предыдущих случаях.
Воздушные солнечные коллекторы для отопления дома
Кроме вышеописанных солнечных коллекторов в которых с помощью солнечной энергии нагревается жидкость можно изготовить своими руками конструкции в которых нагревается воздух. Такой солнечный коллектор можно использовать для дополнительного отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в его теплообменник, нагревается там и подается обратно в помещение.
Теплообменник для такой гелиоустановки может быть изготовлен из листового металла, тонкостенных металлических труб, а также даже из банок от пива или других напитков. Сами конструкции таких коллекторов мы рассмотрим в другой статье этой рубрики.
Как я сделал солнечный коллектор своими руками: Видео
Всевозможные солнечные коллекторы разрабатываются с применением новейших технологий и современных материалов. Благодаря таким устройствам происходит преобразование солнечной энергии . Полученная энергия может нагревать воду, отапливать помещения, теплицы и оранжереи.
Аппараты можно укреплять на стенах, крышах частного дома, теплицы . Для больших помещений рекомендовано приобретать фабричные устройства. Сейчас гелиосистемы постоянно совершенствуются. Поэтому солнечные батареи сильно подают в цене, привлекая внимание потребителей. Стоимость фабричных устройств почти равноценна финансовым затратам, потраченным на их изготовление. Повышение цены происходит только из-за финансовой накрутки перекупщиков. Стоимость коллектора соизмерима с денежными затратами, которые потребуются на установку классической системы отопления.
Аппараты можно соорудить своими руками.
На сегодняшний момент изготовление таких устройств набирает все большую популярность. Стоит заметить, что эффективность самодельного аппарата по своему качеству сильно уступает фабричным устройствам . Но обогреть небольшое помещение, частный дом или хозяйственные постройки агрегат, выполненный своими руками, может легко и быстро.
Вводное видео об устройстве водонагревателя
Принцип работы
На сегодняшний момент разработаны различные виды гелиоколлекторов.Но принцип водонагрева идентичен – все устройства работают по одной разработанной схеме . В хорошую погоду лучи солнца начинают нагревать теплоноситель. Он проходит по тонким изящным трубочкам, попадая в бак с жидкостью. Теплоноситель и трубочки размещаются по всей внутренней поверхности бака. Благодаря такому принципу происходит нагревание жидкости, находящейся в аппарате. Позже нагретую воду разрешено применять на бытовые нужды. Таким образом, можно отапливать помещение, использовать нагретую жидкость для душевых кабин как горячее водоснабжение.
Температуру воды можно контролировать разработанными датчиками. Если произошло слишком сильное охлаждение жидкости, ниже заданного уровня, то автоматически включится специальный резервный подогрев. Солнечный коллектор можно подключить к электрическому или газовому котлу.
Представлена схема работы, подходящая для всех солнечных водонагревателей. Такое устройство отлично подойдет для отопления небольшого частного дома. На сегодняшний момент разработано несколько устройств: плоские, вакуумные и воздушные приспособления. Принцип действия таких устройств очень схож. Происходит нагрев теплоносителя от солнечных лучей с дальнейшей отдачей энергии. Но в работе наблюдается очень много различий.
Видео о различных видах альтернативных источниках отопления
Плоский коллектор
Нагревание теплоносителя в таком устройстве происходит благодаря пластинчатому абсорберу. Он представляет собой плоскую пластину теплоемкого металла. Верхняя поверхность пластины в темный оттенок специально разработанной краской. К нижней части устройства приварена змеевидная трубка.
Удорожание традиционных источников энергии побуждает собственников частных домов подыскивать альтернативные варианты обогрева жилья и нагрева воды. Согласитесь, финансовая составляющая вопроса отыграет не последнюю роль при выборе отопительной системы.
Один из наиболее перспективных способов энергообеспечения – преобразование солнечного излучения. Для этого задействуют гелиосистемы. Понимая принцип их устройства и механизм работы, сделать солнечный коллектор для отопления своими руками не составит большого труда.
Мы расскажем вам о конструктивных особенностях гелиосистем, предложим простую схему сборки и опишем материалы, которые можно задействовать. Этапы работ сопровождаются наглядными фотографиями, материал дополнен видео-роликами о создании и вводе в эксплуатацию самодельного коллектора.
Современные гелиосистемы – один из получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.
Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.
Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.
Основными рабочими элементами являются или солнечные коллекторы. Технология на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.
В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.
Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней
Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.
Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.
Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.
Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.
Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция
Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.
Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.
Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.
В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.
При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.
Домашние мастера изобрели более дешевый вариант – спиральный теплообменник из .
Интересное бюджетное решение – абсорбер гелиосистемы из гибкой полимерной трубы. Для соединения с устройствами на входе и выходе применяются подходящие фитингиВыбор подручных средств, из которых можно изготовить теплообменник солнечного коллектора, достаточно широк. Это может быть теплообменник старого холодильника, полиэтиленовые водопроводные трубы, стальные панельные радиаторы и пр.
Важным критерием эффективности выступает теплопроводность материала, из которого изготовлен теплообменник.
Для самостоятельного изготовления оптимальным вариантом является медь. Она обладает теплопроводностью, которая составляет 394 Вт/м². У алюминия этот параметр варьируется от 202 до 236 Вт/м².
Однако большая разница в параметрах теплопроводности между медными и полипропиленовыми трубами вовсе не означает, что теплообменник с медными трубами будет выдавать в сотни раз большие объемы горячей воды.
При равных условиях производительность теплообменника из медных труб будет на 20% эффективнее, нежели производительность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменники, изготовленные из полимерных труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты обойдутся гораздо дешевле.
Вне зависимости от материала труб, все соединения как сварные, так и резьбовые, должны быть герметичны. Трубы можно располагать как параллельно друг к другу, так и в виде змеевика.
Схема по типу змеевика уменьшает количество соединений – это снижает вероятность протечек и обеспечивает более равномерное движение потока теплоносителя.
Верх короба, в котором находится теплообменник, закрывается стеклом. В качестве альтернативы можно использовать современные материалы, типа акрилового аналога или монолитного поликарбоната. Светопрозрачный материал может быть не гладким, а рифленым или матовым.
Выводы и полезное видео по теме
Процесс изготовления элементарного солнечного коллектора:
Как собрать и ввести в эксплуатацию гелиосистему:
Естественно, самостоятельно сделанный солнечный коллектор не сможет конкурировать с промышленными моделями. Используя подручные материалы, довольно сложно добиться высокого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и финансовые затраты будут гораздо меньше по сравнению с приобретением готовых установок.
Солнечный коллектор – это альтернативный источник получения тепловой энергии за счёт использования солнечной. Сейчас это удобное приспособление уже не новшество, но позволить себе его установку может далеко не каждый. Если подсчитать, покупка и монтаж коллектора, который удовлетворит бытовые нужды среднестатистической семьи, могут обойтись в пять тысяч американских долларов. Само собой, окупаемости такого источника придется ждать довольно долго. Но почему бы не сделать солнечный коллектор своими руками и установить его?
Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.
Накопительные
Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.
Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.
Плоские
Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.
Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.
При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.
Жидкостные
Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.
К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.
Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.
Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.
Воздушные
Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.
Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.
Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.
Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.
Как это работает
Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.
Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.
Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.
Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.
Конструкция коллектора
Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.
На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.
Материалы и детали для изготовления
Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:
- стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
- рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
- доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
- прокатный уголок;
- соединительная муфта;
- трубы для сборки радиатора;
- хомуты для крепления радиатора;
- лист оцинкованного железа;
- приёмная и выпускная труба радиатора;
- бак объемом 200−300 литров;
- аквакамера;
- теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).
Этапы работ
Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:
- Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
- На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
- После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
- Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
- Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
- Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
- Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
- После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
- Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.
Расчет размеров
Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.
Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.
Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.
Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:
- специальный готовый химикат;
- оксиды разных металлов;
- тонкий теплоизоляционный материал;
- чёрный хром;
- селективную краску для коллектора;
- чёрную краску или пленку.
Коллекторы из подручных материалов
Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.
Из металлических труб
Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.
Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.
Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.
Из пластиковых и металлопластиковых труб
Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.
Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.
С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.
Из шланга
Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.
Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.
Из банок
Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.
В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.
Из холодильника
Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.
На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.
Видео
Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.
