Горячая вода на даче или в частном доме - желанная роскошь, которой до сих пор похвастаться могут далеко не все. К счастью, можно своими руками с минимумом затрат создать солнечный водонагреватель, который обеспечит необходимым количеством горячей воды и при этом будет бесплатным в эксплуатации. Приятным бонусом является экологическая чистота такого оборудования.

Что такое солнечный нагреватель воды?

Для солнечных водонагревателей давно существует термин - гелиоколлектор. Но так как подобная техника заводского производства стоит в районе $300-400, она не получила распространения и используется лишь единицами. Однако сделать солнечный нагреватель под силу практически каждому. При этом размер экономии колоссальный, самодельный прибор будет стоить раз в 10 меньше.

Принцип работы солнечного нагревателя воды невероятно прост: его темная (желательно, черная) поверхность нагревается, то есть поглощает тепло, а затем отдает его воде. Чаще всего такие конструкции используются в летних душах, а также устанавливаются на крышах домов, подводятся к рукомойнику на кухне или к ванной комнате, если таковая имеется.

Примечательно, что работа самодельного гелиоколлектора не требует наличия насоса, не запитывается от электрической сети, то есть она полностью автономна. Для нагрева воды необходимо лишь наличие солнца, а оно в России исправно ярко светит 5-7 месяцев в году. Даже зимой самодельная солнечная батарея сможет неплохо нагреть воду.

Заводской коллектор - это прямоугольная черная пластина с пластиковой или стеклянной поверхностью, внутри которой находится металлическая пластина (плоский коллектор) или теплообменник - металлические/пластиковые трубочки с жидкостью (жидкостный коллектор). Так как нам необходим именно нагреватель воды, последний вариант подходит идеально, и мы будем рассматривать именно способ его изготовления.

С помощью солнечного водонагревателя можно нагреть воду в баке до 50 градусов, и этого более чем достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

Конструкция солнечного водонагревателя

Структура солнечного водонагревателя невероятно проста:

Уточним, что при правильной установке солнечного водонагревателя нет необходимости в использовании насоса. Движение воды осуществляется благодаря конвекции. Теплая жидкость сама поднимается вверх по системе, уступая место холодной воде из бака.

Создание корпуса для водонагревателя

Справедливости ради уточним, что наличие корпуса в принципе не обязательно, если водонагреватель предполагается установить в одном определенном месте навечно. Но так как ничего вечного не существует, а в разные периоды года требуется устанавливать гелиоколлектор под разными углами, чтобы его поверхность была перпендикулярна солнечным лучам, лучше создать модель с корпусом. Это требует не так много усилий, а пользы будет больше.

Если в хозяйстве имеется ненужная оконная рама - она является готовым корпусом для солнечного водонагревателя. Если же рамы нет, ее можно быстро сделать своими руками.

Первое, с чем необходимо определиться - это размер корпуса. Вариантов множество, но чаще всего ширина составляет 40-80 см, а высота - 60-200 см. Но можно выбрать любые другие параметры, лучше подходящие к предполагаемым условиям использования.

Раму удобно выполнить из пластика, металла или дерева. Сгодится все, что есть под рукой. При этом высота профиля должна быть 3-6 см, чтобы внутри осталось достаточно место для закрепления теплообменника.

Когда рама готова, к ней прикрепляется дно: лист металла, пластика, фанеры и т. д. на выбор.

Создание абсорбера

Абсорбер или поглотитель - это по сути дно нашего корпуса. У него две задачи: удерживать теплообменник на месте и поглощать солнечное тепло. Чтобы задача поглощения выполнялась лучше, стоит проделать такие действия:

• на дно уложить слой теплоизоляционного материала;
• на теплоизоляцию уложить лист оцинковки (лучше медный лист, но это намного дороже);
• окрасить металл матовой черной краской для наилучшего поглощения тепла.

Когда краска высохнет, переходим к созданию теплообменника.

Варианты теплообменника для солнечного водонагревателя

Существует несколько вариантов теплообменников при создании гелиоколлектора:

• медный (металлический) радиатор;
• «змейка» из пластиковой трубы;
• сотовый полипропилен с продольными ячейками.

Наиболее высокий КПД имеет медный радиатор, состоящий из двух медных труб дюймового диаметра, между которыми параллельного друг другу расположено много труб меньшего диаметра (на подобие лестницы).

Но у такого теплообменника немало минусов: дороговизна меди, сложность создания (приходится все трубочки припаивать самостоятельно или оплачивать работу сварщика).

Для создания теплообменника из полипропилена необходим экструдер, поэтому в итоге изделие также будет стоить дорого.

Поэтому для бытового использования гораздо удобнее использовать черную пластиковую или металлопластиковую трубу 1/2 дюйма в диаметре. PEX или PEX-Al-PEX-труба укладывается «змейкой» вдоль абсорбера, закрепляясь скобами. Такую укладку с фиксацией можно выполнить всего за несколько минут.

Концы труб выводятся за пределы корпуса, на них устанавливаются соединительные муфты, с помощью которых будет осуществляться подсоединение к трубам, ведущим к баку.

Стекло для солнечного водонагревателя

Желательно, но не обязательно, закрыть корпус нагревателя стеклом, законопатить раму. Герметизация удержит больше тепла. Если нет борьбы за каждый градус, этот пункт можно опустить.

Вот и все: солнечный нагреватель своими руками сделан!

Выбор места для установки гелиоколлектора

Чтобы получить наилучший результат, необходимо правильно установить солнечный водонагреватель.

• Место установки должно в любое время светового дня находиться под прямыми солнечными лучами, не попадать в тень.
• Поверхность гелиоколлектора должна находиться под прямым углом к солнцу. Летом угол наклона = широта местности + 15. Зимой угол наклона = широта местности – 15. Зимой и весной, когда солнце низко ходит над горизонтом, допускается вертикальная установка.

Если же греть воду нужно непостоянно, солнечный водонагреватель легко демонтируется и убирается.

Когда все необходимые материалы под рукой, создание займет буквально пару часов. Удачи!

Солнечные нагреватели воды своими руками: делаем гелиоколлектор

Нефть значительно подешевела, это процесс политический, а не объективный. В бывших советских республиках рост курса доллара настолько высокий, что плата за отопление, горячую воду, цены на бензин и прочее растут. И конца этому процессу не видно. Будущее только за гелиоэнергетикой и возобновляемыми источниками тепла.

Солнце греет землю каждый день и совершенно бесплатно. Простой расчёт показывает, что при месячном расходе воды для мытья 100 литров на одного человека, то на её подогрев нужно затратить около 90 кВт*час в месяц или 1080 кВт*час за год.

При этом летним днём в Киеве при ясной погоде на площадку площадью 1 м2 солнце за час посылает 1 кВт*час энергии или в среднем 8 кВт*час за день. Очевидно, что если суметь использовать хотя бы часть этой бесплатной солнечной энергии для горячего водоснабжения, то можно получить значительную экономию.

Самой простой системой для солнечного водоснабжения дома является нагревательный бак. Это просто ёмкость для воды, которая греется днём солнечными лучами.

внешние черные коллекторы из пластиковых труб для нагревания воды

Тем не менее, такой простейший солнечный нагреватель очень эффективен для снабжения тёплой водой в летнее время и получил широкое применение для так называемого «летнего душа».

Карта солнечной радиации для Украины

Понятие солнечной активности в современной науке связано с термином «солнечная инсоляция». Под инсоляцией понимается количество радиации, полученное в течение одного светового дня, или, попросту говоря, степень «облучения» 1 м.кв. земли за конкретный промежуток времени. В данном контексте не стоит пугаться термина «радиация», поскольку здесь солнечное облучение является потенциально полезным энергетическим ресурсом а не источником опасности.

Специфика измерения уровня солнечной активности

Необходимые для просчета солнечной инсоляции данные отправляются со спутников NASA. Полученные величины сводятся к некоторому среднему показателю, что позволяет систематизировать информацию. Сложность заключается в том, что точно измерить количество попавшего на землю света невозможно, ведь процесс радиационного облучения подвергается воздействию множества факторов, например:

• высота участка над уровнем моря и, соответственно, удаленность солнца от данной местности;
• время года (также вносит коррективы в величину расстояния солнца от земли);
• погодные условия (облачность, туманы и пр.);
• угол падения солнечных лучей (различается по времени суток).

Даже при учете всех перечисленных факторов получаемую величину нельзя считать универсальной. Любая поверхность, препятствующая прямому попаданию солнечных лучей на поверхность земли, повлияет на точность полученных данных об уровне солнечной активности. Значение имеют даже такие мелкие детали, как наличие на территории ограждений.

С этой точки зрения наиболее привлекательны Запорожье, Днепропетровская и Луганская области, а также курортные Одесса, Херсон и Симферополь. Высоким уровнем активности считаются показатели в 5 kWh/m2/day, а на перечисленных территориях в летний период коэффициент зачастую превышает отметку в 6 единиц (рекордсмены здесь – Николаев и Херсон с показателями 6.03 и 6.04 соответственно). Но и в более холодные периоды монтаж солнечных коллекторов не будет лишним: средняя степень облучения за год варьируется от 3.34 единиц в Луганске до 3,58 в Симферополе.

Солнечные батареи , тем не менее, будут менее эффективны за пределами прибрежной зоны. Средние показатели по Украине сравнимы с коэффициентом солнечной активности в северном Хельсинки: 2.8 против 2.41 kWh/m2/day. Самыми неблагоприятными регионами для развития «солнечной» энергетики являются Ивано-Франковск и Черновцы, где средний показатель за год не превышает 2.99 kWh/m2/day.

Солнечный водонагреватель своими руками из подручных средств

Если нагревательный бак укомплектовать резервуаром для хранения теплой воды, то можно получить ещё более эффективную солнечную нагревательную установку, которая будет снабжать Вас тёплой водой летом и окупится за пару сезонов. Рассмотрим такой солнечный водонагреватель подробнее.

Самой важной частью солнечной системы, конечно, является сам нагревательный бак. Это может быть любая емкость для воды, например, стальной куб, бочка или несколько труб большого диаметра.

Лучше всего использовать для этой цели специальный бак для летнего душа из полиэтилена объёмом 200-300 литров. Такой бак имеет рациональную для нагрева плоскую форму, не ржавеет, окрашен в чёрный цвет для лучшего теплопоглощения и ввиду небольшого веса легко монтируется на крышу.

Если такой бак просто положить под прямые солнечные лучи, то в жаркий солнечный день вода в нём нагревается к концу дня до 40-45 ºС, чего вполне достаточно для бытовых нужд. Но если теплую воду не израсходовать вечером, то за ночь, к утру она остынет. Таким образом, тёплую воду невозможно использовать круглосуточно. Очевидно, для устранения этого недостатка нужно «остановить» потери тепла от нагретой воды. Это можно сделать либо утеплением нагревательного бака в конце дня, либо сливом тёплой воды в утеплённую ёмкость.

Учитывая, что большинство частных домашних хозяйств используют газовые и электрические бойлеры, то выгодно использовать их для хранения тёплой воды из нагревательного бака. Так же в отличие от утепления нагревательного бака, процесс слива менее трудоёмкий, не нужно подниматься к месту установки бака. Более того, поскольку в пасмурный день вода в нагревательном баке нагревается лишь до 25-30 ºС, её в любом случае придётся догревать.

На рисунке изображена схема работы простейшей системы для подогрева воды солнцем, которую можно собрать своими руками. Водонагревательная система состоит из нагревательного бака, бойлера, а так же водопровода с тремя кранами. Сначала закрывается кран (3), кран (1) и (2) открыты. Вода из напорного водопровода (синий цвет) подаётся в нагревательный бак. После наполнения бака, напорный водопровод закрывается краном (1). В конце дня, когда вода в нагревательном баке нагреется и её нужно будет слить в бойлер, для этого открывается кран (3). Если же нагревательный бак не нужно использовать, то можно просто закрыть кран (2) и бойлер используется в обычном режиме.

Степень наполнения бака удобно контролировать датчиком уровня воды, который можно закрепить на крышке бака. Для водопровода хорошо подойдут металлопластиковые или полипропиленовые трубы для холодной воды (поскольку в системе низкое давление).

Такой способ подогрева воды чрезвычайно прост, но у него есть два серьёзных недостатка:

– необходимо ежедневно наполнять и сливать нагревательный бак;

– получить подогретую воду можно только при тёплой погоде, при температуре воздуха выше +20 ºС.

Пассивный солнечный водонагреватель

Чтобы подогревать воду солнечным теплом не только в теплую погоду, но и в более прохладное межсезонье (март, апрель, сентябрь, октябрь), нагревательный бак не может быть использован из-за слишком высоких теплопотерь. Для этого его придётся заменить более эффективным солнечным коллектором. В интернете можно найти немало описаний эффективных активных солнечных систем, требующие использования автоматики. Но рассмотрим максимально простую и удобную пассивную систему солнечного водонагревателя, то есть такую, которая работает сама по себе без использования насоса.

Прежде всего, нужно сделать солнечный коллектор. Если проанализировать множество известных конструкций солнечных коллекторов, то можно прийти к выводу, что определяющим фактором для надёжности, стоимости и простоты сборки солнечного коллектора является материал его теплообменника. Самыми надёжными считаются металлические трубы, например, тонкостенные медные или стальные, но они стоят дорого, а их сборка трудоёмка. К тому же теплообменник с металлическими трубами обладает значительным весом, что требует прочного короба и усложняет установку.

Более удобны и дешевы теплообменники из полипропиленовых и металлопластиковых труб, но термические деформации при нагревании солнцем и большое количество соединений, увеличивает вероятность протечки и так же повышает трудоёмкость при сборке.

Всех этих недостатков лишен теплообменник из садового шланга. Его сборка заключается лишь в том, что шланг нужно скурить в виде спирали. Отсутствие соединений и гибкость шланга гарантирует отсутствие протечек, а длина шланг позволяет подвести воду непосредственно от коллектора к трубопроводу внутри дома без промежуточных соединений.

Простейший солнечный коллектор из садового шланга изображен на рисунке. Он состоит из оконного стекла (1), шланга (2) и пенопласта в качестве теплоизоляции и основы (3). Принцип его работы очень прост – коротковолновое солнечное излучение проходит через стекло, нагревает шланг с водой. От нагретого шланга начинается излучение уже длинноволнового спектра, которое значительно отражается стеклом. Таким образом, солнечные лучи попадают в так называемую «тепловую ловушку». При установке солнечного коллектора оптимальный угол наклона будет 35º летом и 40º весной-осенью.

На рисунке изображена схема подключения солнечного коллектора к бойлеру. Перед началом нагревания воды солнечным коллектором необходимо заполнить шлангу водой и вытеснить из него воздух. Для этого закрывается кран (2) и для слива воды открывается горячий кран сантехнического прибора (6). Вода из напорного водопровода (1) начинает поступать в солнечный коллектор (4). После того как в сливной воде перестанут подмешиваться пузырьки воздуха, значит – в коллекторе воздушных пробок нет. Далее открывается кран 2 и холодная вода из бойлера под действием термосифонного эффекта (при нагревании коллектора солнцем) начинает перетекать в коллектор. Для отключения солнечного коллектора и использования нагретой воды или работы бойлера в обычном режиме нужно закрыть кран (3).

Как видим, работа этого бойлера не требует сложного и дорого оборудования, единственный минус такой простой системы это то, что нужно периодически включать и отключать подачу воды в солнечный коллектор краном (3). При пасмурной погоде нагрев воды таким солнечным коллектором происходит частично, остальную часть будет «догревать» бойлер, что всё равно даёт экономию. Учитывайте при этом, что при пасмурной погоде или в межсезонье бойлер должен будет включаться на нагрев в конце дня, то есть когда вода в коллекторе уже не нагревается. Иначе при нагревании воды в коллекторе ТЭН’ом она перестанет циркулировать.

Для расчёта необходимой производительности солнечного нагревателя нужно учитывать, что 1 метр шланга наружным диаметром 25 мм ясным днём при +25 ºС нагревает 3,5 литра горячей (до + 45 ºС) воды. А при +32 ºС нагревает 3,5 литра горячей до + 50 ºС. Количество средних солнечных часов на протяжении года для г. Киев указанно в таблице 1.

Например, при длине шланга в коллекторе 10 м в мае производительность солнечного коллектора составит 3,5л*10м*8ч=280 литров горячей воды в день.

Нижняя граница наружной температуры воздуха, при которой наблюдается экономия при ясной погоде, будет +5 до +8 ºС. При заморозках воду из коллектора лучше всего слить, хотя данная конструкция устойчива к замораживанию.

Шланг для такого солнечного водонагревателя подойдёт из резины или армированный из ПВХ. Внутренний диаметр шланга не должен быть менее 19 мм, можно и больше. Но если диаметр будет меньше, то значительно повышается гидравлическое сопротивление системы, что замедляет естественное перемешивание воды за счёт термосифонного эффекта. Так же, пишет iBud.ua, не желательно выбирать шланг с толщиной стенки менее 2,5 мм, так как шланг с тонкими стенками плохо держит форму и часто перегибается. Садовый шланг не дорог. Так, армированный шланг из ПВХ с внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 3 мм в зависимости от производителя стоит от $2 до $3 за метр.

Предпочтительно выбирать шлаг черного цвета или темных тонов для лучшего теплоусвоения. Разница, правда, не сильно большая. Например, белый шланг усваивает солнечное тепло примерно на 5% хуже, чем черный. Но дополнительные 5% лишними не будут.

Для перемешивания воды с помощью термосифонного эффекта сама форма шланга не имеет значения, поскольку вода в шланге равномерно прогрета, важна разница уровней между холодной водой в бойлере и горячей водой в коллекторе. Поэтому для возникновения устойчивого термосифонного эффекта бойлер должен быть приподнят над верхней частью солнечного коллектора по крайне мере на 60 см. Так же нужно стараться максимально уменьшить длину подводящего трубопровода, поскольку, чем длиннее трубы, тем больше сила трения, которая препятствует перетеканию воды из коллектора в накопитель (бойлер).

Чтобы снизить теплопотери конвенцией, задняя часть шланга утеплена пенопластом. Так же надо загерметизировать зазор между стеклом и пенопластом. Для этого можно подложить между стеклом и пенопластом мягкую прокладку из поролона или склеить стекло и пенопласт клеем на водной основе (клеи с органическим растворителем могут растворить пенопласт). Например, можно использовать клей для пенопласта или клей ПВА.

Для фиксирования формы шланга солнечного нагревателя в виде спирали, он привязывается к какой либо трубке или бруску. Чтобы закрепить его на пенопласте его достаточно просто привязать.

Стекло обязательно нужно использовать оконное. Органическое стекло или полимерная плёнка не подойдут, так как они очень плохо задерживают длинноволновое излучение. Между стеклом и поверхностью шланга должен быть зазор 12-20 мм. На стекле не должно быть отражающих селективных покрытий (i-стекло), такое стекло отражает значительную часть солнечного излучения.

Что касается выбора между одинарным и двойным остеклением, то тут нужно учитывать два фактора. При двойном остеклении меньше теплопотери, но больше коэффициент отражения солнечного света. А поскольку чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше теплопотери, то получается:

– если солнечный нагреватель будет использоваться преимущественно в тёплое время года, то лучше одинарное остекления;

– если же в прохладное, то тогда выгоднее становится двойное.

Выводы шланга, которые выходят наружу, для снижения теплопотерь нужно теплоизолировать. Для теплоизоляции внутри отапливаемого помещения и при протяжении водопроводов не более 3 м достаточно использовать обычную мягкую теплоизоляцию из пенополиэтилена для труб.

Для более протяженных участков, а так же для теплоизоляции наружных трубопроводов нужно использовать более мощную жесткую теплоизоляцию для труб из фольгированного пенополиуретана.

Подсоединять шланг к трубопроводу можно с помощью хомута для резиновых труб, для этого шланг туго надевается на трубу и зажимается хомутом. Оптимально, чтобы внутренний диаметр шланга был равен диаметру трубы, на которую он будет надеваться.

Описанная конструкция пассивного солнечного нагревателя с коллектором может сэкономить до 80% энергии для горячего водоснабжения летом и до 40% весной и осенью, что за год составит около 400 кВт*час сэкономленной энергии на одного человека.

Приблизительно на 80% территории Украины уровень инсоляции не опускается ниже 3 единиц, что в сравнении с другими странами Европы является очень перспективным результатом. А значит, установка солнечных коллекторов может стать новым витком в развитии энерготехнологий как Украины, так и других южно-европейских областей.

Солнечный водонагреватель своими руками, Зеленый Путь

Солнечный водонагреватель своими руками

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Традиционные источники энергии, такие как газ, уголь, электричество, ежегодно дорожают. Энергия солнца бесплатна, неисчислима и неисчерпаема. Необходимо только разобраться с тем, как это устроено и как работает. Подсчитать выгоду и уяснить достоинства установки солнечных батарей или коллекторов. В данной статье мы и попытаемся разобрать все эти моменты, рассмотрим работу солнечного коллектора и расскажем о том, как самостоятельно сделать солнечный водонагреватель.

Установка в загородном доме солнечного коллектора, вполне может обеспечить проживающих в нем людей горячей водой на протяжении всего года. Гелиосистема - это комплекс, который включает в свою конструкцию два идентичных блока солнечных коллекторов, а так же аванкамеру и, конечно же, накопительный бак. В работе гелиосистемы заложен принцип парника. То есть, энергия солнца, беспрепятственно проходит через стекло и попадает в темное пространство. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в энергию тепловую и не в состоянии выйти из гелиоустановки наружу. Находящаяся внутри вода нагревается под действием этой самой энергии и по законам физики поднимается вверх по системе, вытесняя при этом более холодную воду и двигая ее в место нагревания. Особого внимания заслуживает система термоизоляции, благодаря которой тепловая энергия может не только накапливаться внутри установки, но и сохраняться в ней в течение достаточно длительного периода времени.

Надо сказать, что существует множество разнообразных конструкций и вариантов водонагревателей данного типа. Однако в качестве примера рассмотрим не самую сложную и даже напротив, более простую модель, которую можно без особого труда выполнить своими руками. В основе такого водонагревателя заложен специальный коллектор, выполненный в виде радиатора из U-образных стальных трубок. Выполнен данный радиатор внутри деревянной конструкции и имеет вид короба, верхняя часть которого закрыта прозрачным стеклом. Для подвода к водонагревателю воды, используются дюймовые трубы. Для решетки используются трубы более маленького диаметра. К примеру, можно выполнить радиатор из пятнадцати трубок, длина каждой из которых будет составлять около полутора метров. Доски для сооружения короба радиатора должны быть около пятнадцати сантиметров шириной и иметь толщину не менее трех сантиметров. Днище короба можно выполнить из оргалита, а так же других подобных ему материалов. Укрепляется конструкция короба при помощи деревянных реек. Помните, что для более эффективной работы водонагревателя необходимо как можно качественнее выполнить его теплоизоляцию. Для этого можно использовать любые находящиеся у вас под рукой материалы. Теплоизоляция укладывается непосредственно на дно короба, после чего, сверху закрепляется жестяной лист или же лист оцинкованного железа. Сверху устанавливается сам радиатор, который необходимо жестко зафиксировать. Трубы и лист, которые находятся на дне короба, будет правильно окрасить в черную краску. С наружной же стороны, короб лучше окрасить серебрянкой, сократив этим потери на излучении тепла. Стеклянную поверхность короба необходимо посадить на герметик. Повышенное внимание, при сборке конструкции, необходимо уделять всем соединениям и стыкам, герметичности которых можно добиться при помощи специальных герметиков, пеньки и краски.

Накопителем может послужить любая вместительная емкость, будь то большой бак, бочка или прочая тара. Можно так же использовать несколько таких емкостей, при условии, что все они будут объединены в одну единственную общую конструкцию. Емкости, как и основная установка, должны быть окрашены серебрянкой. Оптимальная вместительность накопительного бака в каждом случае разная, однако, в среднем она составляет около трехсот литров.

Для того чтобы в системе водоснабжения загородного дома было давление, потребуется аванкамера, которая будет нести функцию расширительного бачка. Изготовить примитивную аванкамеру можно при помощи любой удобной емкости, вместительность которой составляет около 30-40 литров. Ее автоматическая работа должна обеспечивается путем обустройства в ней поплавково-клапанной системы, которая работает по принципу сливного бачка.

Самое удобное и рациональное место для размещения накопителя и аванкамеры на чердаке загородного дома. Емкости должны находиться в специальном теплоизолирующем коробе. Прежде чем преступить к установке емкостей на чердак, убедитесь, что потолочные перекрытия смогут выдержать вес полного воды бака. Аванкамера устанавливается в непосредственной близости с накопителем и монтируется так, чтобы уровень воды в ней был выше уровня воды в накопителе сантиметров на 80-100. Сами же солнечные коллекторы, необходимо расположить на южной стороне крыши загородного дома под углом около 30-45 градусов к горизонту.

Как уже говорилось выше, элементы самодельной гелиоустановки соединяются в единое целое при помощи дюймовых и полудюймовых труб. Трубы в пол дюйма используются для монтажа частей системы, которые отвечают за ввод холодной воды, соединения с аванкамерой, а так же вывод уже нагретой воды из накопителя. Дюймовые трубы применяются для монтажа низконапорных частей солнечного водонагревателя. Выполнять монтаж системы, необходимо уделяя особое внимание ее герметичности и обеспечивая отсутствие в ней воздушных пробок.

После выполнения монтажа всей системы, трубы необходимо обмотать каким либо практичным и современным теплоизоляционным материалом, после чего их необходимо покрыть серебрянкой. Собранная система заполняется водой через через специально оборудованные внизу радиаторов дренажные вентили. Система заполняется пока вода не станет литься из дренажной трубы аванкамеры. Такой вариант заполнения системы исключает появления в ней воздушных пробок.

На следующем этапе необходимо выполнить подключение аванкамеры к вводу холодной воды и открытия расходного вентиля. Если система собрана верно, то уровень воды в аванкамере должен начать снижаться, тем самым открыв поплавковый клапан. Необходимого уровня воды в аванкамере можно добиться, выгнув стержень поплавка небольшой дугой.

Как только система полностью заполнится водой, радиаторы начнут ее нагревать. Нагрев и соответственно циркуляция в системе воды происходит постоянно, пока температура во всей системе не уровняется и не станет такой же, как на выходе из радиаторов. По мере расходования теплой воды, будет срабатывать клапан, открывая тем самым забор новой партии холодной воды, которая тут же начнет циркулировать и нагреваться. Интересно, что недавно поступившая в систему холодная вода, никоим образом не перемешивается с теплой нагретой водой.

Когда на небе нет солнца, то есть в ночное время или же пасмурные дни, для того чтобы избежать потери тепла, необходимо заранее предусмотреть специальный вентиль, закрывая который, можно препятствовать оттоку теплой воды в обратную сторону.

Если температуры нагреваемой воды не достаточно, то можно попытаться увеличить производительность системы, путем ввода в радиаторы дополнительных секций трубок.

Какие преимущества дает солнечный водонагреватель и как изготовить его своими руками?

Использование солнечного тепла для нагрева воды – далеко не новое изобретение, которое широко используется и в наше время.

Наверное, любому известен «летний душ», установленный на огромном количестве дачных участков.

Но по каким-то непонятным причинам мало кто из владельцев подобных «солнечных водонагревателей» задумывается об усовершенствовании этого устройства.

Ведь даже обычная полиэтиленовая пленка, натянутая на каркас вокруг бочки с водой создаст своеобразный «парник» и заметно увеличит скорость нагрева.

Да и в течение дня может погода может кардинально измениться.

Получается, что нагретая в бочке вода остынет, не принеся никакой пользы.

Существует несколько вариантов изготовления, но принцип действия у них идентичен.

Рассмотрим одну из наиболее простых вариаций.

Схема установки солнечного водонагревателя изображена на рисунке.

Основные элементы конструкции водонагревателя - солнечный коллектор и накопительный бак для воды.

Их можно устанавливать как в единичном экземпляре, так и создать цепь из 2-3 коллекторов или такого же количества бочек.

Вода, нагретая в радиаторе, в результате тепловой конвекции поднимается в накопитель, откуда ее можно брать для бытовых нужд.

Коллектор представляет собой теплоизолированный короб, застекленный с одной стороны.

Внутри него располагаются трубы теплообменника.

Радиатор может быть изготовлен двумя способами: в виде решетки или змеевика.

Самостоятельно согнуть трубу в форме змеевика достаточно проблематично, но если у вас имеется старый ненужный холодильник, можно снять с него уже изогнутые трубки.

Если вы будете изготавливать решетку самостоятельно, то следует учитывать теплопроводность труб.

Лучше всего использовать тонкостенные трубы (толщина материала до 1,5 мм) диаметром 15-20 мм.

Общее количество труб на одну решетку – 15-21, длина – 1,6 м.

Для их соединения используются подходящие по размеру тройники.

В качестве подводящих труб оптимальными будут водопроводные, диаметром дюйм или ¾.

В связи с тем, что общая площадь поверхности труб совсем невелика, большое количество солнечных лучей попросту не используется.

Для увеличения КПД применяют тонкие металлические пластины, примыкающие к решетке радиатора.

Трубы и абсорбер должни прилегать друг к другу максимально плотно.

Хорошим вариантом будет использование термопасты.

Для большей эффективности листы металла и трубы окрашивают темной краской.

Короб коллектора изготавливается из досок, имеющих толщину 25-30 мм, а для дна подойдет лист влагостойкой фанеры или оргалита.

Также для изготовления можно использовать алюминиевые листы.

Трубы в коробе закрепляются с помощью хомутов.

Сверху короб закрывается стеклом или поликарбонатом, а все швы герметизируются.

В качестве накопителя подходит 200-300-литровый бак.

Для снижения теплопотерь его желательно утеплить.

Например, можно соорудить вокруг бака фанерный или деревянный короб, а межстеночное пространство заполнить любым теплосберегающим материалом.

Для этой цели подойдет все что угодно – от соломы до минеральной ваты.

Так как в ночное и вечернее время температура на улице заметно понижается, тепло от бака будет уходить в окружающую среду, а вода начнет опускаться обратно в радиатор.

Чтобы этого избежать, необходимо установить запорный вентиль и перекрывать его в прохладное время.

Вода в баке может иметь температуру до 70°С, поэтому рекомендуется установить смеситель, к которому подсоединены труба с холодной водой и теплой водой из бака.

Сборка всей системы осуществляется следующим образом.

Соединяются все элементы коллектора: в короб укладывается слой утеплителя, затем листы абсорбера и трубы радиатора.

Последний этап – остекление и герметизация швов.

Оптимальный угол наклона конструкции по отношению к Солнцу – 10-30°.

На крыше дома или специальном каркасе-стойке закрепляется водосборник водонагревателя с подведенными к нему трубами для лучшего нагрева от солнечной энергии.

Обе части конструкции соединяются, обеспечивается поступление холодной воды в солнечный коллектор.

Все резьбовые соединения обрабатываются герметиком.

Примерные цены на элементы конструкции солнечного водонагревателя:

1. 3 тюбика силиконового герметика – 150 рублей.
2. Лист оцинковки для абсорбера – 300 рублей.
3. Утеплитель – от 150 рублей в зависимости от вида.
4. Трубы медные – от 100 рублей, змеевик от холодильника – бесплатно.

Таким образом, потратив день-два на изготовление конструкции, а также небольшую сумму на покупку материалов, можно изготовить солнечный водонагреватель для дома на даче, которому позавидуют многие соседи.

Использование солнечного водонагревателя, сделанного своими руками, на даче

Уровень развития современных технологий и материалов настолько высок, что не использовать энергию солнца - это неразумно с финансовой стороны и преступно по отношению к окружающей среде. К сожалению, приобретение промышленных установок для получения электроэнергии и тепла иррационально ввиду их высокой стоимости. Тем не менее выход есть: сделать производительный гелиоколлектор собственноручно из материалов, которые можно найти в ближайшем строительном магазине.

Назначение гелиоколлектора, его достоинства и недостатки

Солнечный водонагреватель (жидкостной гелиоколлектор) - это устройство, которое с помощью энергии Солнца нагревает теплоноситель. Он применяется для отопления помещений, организации горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах и т. д.

Солнечный коллектор обеспечит дом горячей водой и теплом

Предпосылками для использования экологичного водонагревателя является тот факт, что солнечное излучение падает на Землю круглый год, хоть и отличается интенсивностью зимой и летом. Так, для средних широт суточное количество энергии в холодное время года достигает 1–3 кВт*ч на 1 кв.м, тогда как в период с марта по октябрь эта величина варьируется от 4 до 8 кВт*ч/м 2 . Если же говорить о южных регионах, то цифры можно смело увеличивать на 20–40%.

Как видно, эффективность работы установки зависит от региона, но даже на севере нашей страны гелиоколлектор обеспечит потребность в горячей воде - главное, чтобы на небе было поменьше туч. Если же говорить о средней полосе и южных областях, то работающая от Солнца установка сможет заменить бойлер и перекрыть потребности теплоносителя отопительной системы в зимнее время. Разумеется, речь идёт о производительных водонагревателях в несколько десятков квадратных метров.

Экономить средства из семейного бюджета поможет солнечная батарея. Изготовить её самостоятельно поможет следующий материал:

Таблица: распределение солнечной энергии по регионам

Гелиоколлекторы, построенные в домашних условиях, не идут ни в какое сравнение с устройствами заводского изготовления, но и самодельная солнечная установка сократит расходы на подогрев воды в бытовых целях и сэкономит электричество при подключении к стиральной и посудомоечной машине.

Достоинства солнечных водонагревателей:

• относительно простая конструкция;
• высокая надёжность;
• эффективная эксплуатация независимо от времени года;
• длительный срок службы;
• возможность экономии газа и электроэнергии;
• не требуется разрешение на установку оборудования;
• небольшая масса;
• простота монтажа;
• полная автономность.

Что касается отрицательных моментов, то без них не обходится ни одна установка для получения альтернативной энергии. В нашем случае к минусам относятся:

• высокая стоимость заводского оборудования;
• зависимость КПД гелиоколлектора от времени года и географической широты;
• подверженность градобитию;
• дополнительные затраты на установку теплоаккумулирующей ёмкости;
• зависимость энергетической эффективности прибора от облачности.

Рассматривая плюсы и минусы солнечных водонагревателей, не стоит забывать и об экологической стороне вопроса - подобные установки безопасны для человека и не наносят вреда нашей планете.

Заводской гелиоколлектор напоминает конструктор, с помощью которого можно быстро собрать установку требуемой производительности

Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

В зависимости от температуры, которую развивают гелионагреватели, различают:

• низкотемпературные устройства - рассчитанные на подогрев жидкости до 50 °C;
• среднетемпературные гелиоколлекторы - повышают температуру воды на выходе до 80 °C;
• высокотемпературные установки - нагревают теплоноситель до температуры кипения.

В домашних условиях можно построить солнечный водонагреватель первого или второго типа. Для изготовления коллектора высоких температур понадобится промышленное оборудование, новые технологии и дорогостоящие материалы.

По конструкции все жидкостные гелиоколлекторы разделяются на три вида:

• плоские водонагреватели;
• вакуумные термосифонные устройства;
• гелиоконцентраторы.

Плоский солнечный коллектор представляет собой невысокий теплоизолированный короб. Внутри установлена светопоглощающая пластина и трубчатый контур. Поглощающая панель (абсорбер) имеет повышенную теплопроводность. За счёт этого удаётся достичь максимальной передачи энергии теплоносителю, циркулирующему по контуру водонагревателя. Простота и эффективность плоских установок нашла отражение в многочисленных конструкциях, разработанных народными умельцами.

Внутри плоского гелиоколлектора - светопоглощающая пластина и трубчатый контур

Принцип действия вакуумных солнечных водонагревателей основан на эффекте термоса. В основе конструкции лежат десятки двойных стеклянных колб. Внешняя трубка изготавливается из ударопрочного, закалённого стекла, которое противостоит граду и ветру. Внутренняя трубка имеет специальное напыление для увеличения светопоглощающей способности. Из пространства между элементами колбы откачан воздух, что позволяет избежать тепловых потерь. В центре конструкции проходит медный тепловой контур, заполненный легкокипящим теплоносителем (фреоном) – он и является нагревателем вакуумного гелиоколлектора. В процессе технологическая жидкость испаряется и передаёт тепловую энергию рабочей жидкости главного контура. В этом качестве чаще используется антифриз. Такая конструкция обеспечивает работоспособность системы при температурах до -50 °C. В домашних условиях построить подобную установку сложно, поэтому самодельных конструкций вакуумного типа насчитываются единицы.

В основе конструкции вакуумного гелиоколлектора - множество двойных стеклянных колб

Гелиоконцентратор в основе имеет сферическое зеркало, способное фокусировать солнечное излучение в точку. Нагрев жидкости происходит в спиральном металлическом контуре, который размещают в фокусе установки. Достоинством гелиоконцентраторов является способность развивать высокую температуру, но необходимость в системе слежения за Солнцем снижает их популярность у самодельщиков.

Построить производительный гелиоконцентратор в домашних условиях - задача непростая

Для изготовления в домашних условиях лучше всего подходят плоские солнечные нагреватели, построенные с использованием теплоизоляционных материалов, стекла с высокой пропускающей способностью и медных абсорберов.

Устройство и принцип действия плоского гелиоколлектора

Самодельный солнечный водонагреватель состоит из плоской деревянной рамы (короба) с глухой задней стенкой. На дне размещается главный элемент устройства - абсорбер. Чаще всего он изготавливается из металлического листа, присоединённого к трубчатому коллектору. От контакта пластины абсорбера с трубами теплообменника зависит эффективность передачи энергии, поэтому эти детали приваривают или припаивают непрерывным швом.

Сам жидкостной контур представляет собой массив из вертикально установленных трубок. В верхней и нижней части они присоединяются к горизонтальным трубам увеличенного диаметра, которые предназначаются для подачи и отбора теплоносителя. Входное и выходное отверстие для жидкости располагают диагонально - за счёт этого обеспечивается полный отъём тепла от элементов теплообменника. В качестве теплоносителя используется антифриз для систем отопления или другие незамерзающие растворы.

Абсорбер покрывается светопоглощающей краской, сверху кладут стекло, а короб защищают слоем теплоизоляции. Для упрощения задачи площадь остекления делят на части, а чтобы увеличить производительность, применяют стеклопакеты. Закрытая конструкция создаёт в гелиоколлекторе эффект термоса и одновременно предотвращает потери тепла из-за ветра, дождя и других внешних факторов.

Солнечный водонагреватель работает так:

1. Нагретая в гелиоколлекторе незамерзающая жидкость поднимается по трубкам и через ветку отбора теплоносителя попадает в теплоаккумулирующую ёмкость.
2. Перемещаясь по теплообменнику, установленному внутри бака-аккумулятора, антифриз отдаёт тепло воде.
3. Охлаждённая рабочая жидкость поступает в нижнюю часть контура солнечного водонагревателя.
4. Нагретая в баке вода поднимается и отбирается для нужд горячего водоснабжения. Пополнение жидкости в теплоаккумулирующей ёмкости происходит за счёт водопровода, подключённого к нижней части. Если же гелиоколлектор работает как нагреватель системы отопления, то для кругообращения воды в замкнутом вторичном контуре применяют циркуляционный насос.

Постоянное движение теплоносителя и наличие теплового аккумулятора позволяет накопить энергию за то время, пока светит солнце, и постепенно расходовать её даже тогда, когда светило скрывается за горизонтом.

Схема подключения солнечного коллектора к накопительной ёмкости не так сложна

Варианты самодельных солнечных установок

Особенностью солнечных водонагревателей, построенных своими руками, является то, что практически все устройства имеют одинаковую конструкцию теплоизолированного короба. Часто каркас собирается из пиломатериалов и покрывается минеральной ватой и теплоотражающей плёнкой. Что же касается абсорбера, то для его производства используют металлические и пластиковые трубы, а также готовые узлы от ненужного бытового оборудования.

Из садового шланга

Сложенный улиткой садовый шланг или водопроводная ПВХ-труба имеет большую площадь поверхности, что позволяет использовать подобный контур в качестве водонагревателя для нужд летнего душа, кухни или подогрева бассейна. Разумеется, для этих целей лучше брать материалы чёрного цвета и обязательно использовать накопительную ёмкость, иначе в пик летней жары абсорбер будет перегреваться.

Плоский коллектор из садового шланга - простейший способ подогревать воду в бассейне

Из конденсатора старого холодильника

Внешний теплообменник отслужившего свой срок холодильника или морозильной камеры является готовым абсорбером гелиоколлектора. Всё, что остаётся сделать - дооборудовать его теплопоглощающим листом и установить в корпус. Конечно, производительность такой системы будет маленькой, но в тёплое время года водонагреватель из деталей холодильного оборудования перекроет потребности в горячей воде небольшого загородного дома или дачи.

Теплообменник старого холодильника представляет собой практически готовый абсорбер для небольшого гелионагревателя

Из плоского радиатора системы отопления

Изготовление гелиоколлектора из стального радиатора не потребует даже монтажа абсорбирующей пластины. Достаточно покрыть устройство чёрной жаростойкой краской и смонтировать его в герметичный кожух. Производительности одной установки с лихвой хватит для системы горячего водоснабжения. Если же сделать несколько водонагревателей, то можно сэкономить на отоплении дома в холодную солнечную погоду. К слову, собранная из радиаторов гелиоустановка обогреет подсобные помещения, гараж или теплицу.

Стальной радиатор системы отопления послужит основой для постройки экологичного водонагревателя

Из полипропиленовых или полиэтиленовых труб

Трубы из металлопластика, полиэтилена и полипропилена, а также фитинги и приспособления для их монтажа позволяют строить контуры гелиосистем любой площади и конфигурации. Такие установки обладают хорошей производительностью и используются для обогрева помещений и получения горячей воды на хозяйственные нужды (кухня, ванная и т. д.).

Достоинство гелиоколлектора из пластиковых труб - невысокая стоимость и простота монтажа

Из медных трубок

Абсорберы, построенные из медных пластин и трубок, обладают самой высокой теплоотдачей, поэтому с успехом применяются для подогрева теплоносителя отопительных систем и в горячем водоснабжении. К недостаткам коллекторов из меди относятся большие трудозатраты и стоимость материалов.

Применение медных труб и пластин для изготовления абсорбера гарантирует высокую производительность гелиоустановки

Методика расчёта гелиоколлектора

Расчёт производительности солнечного гелиоколлектора ведут исходя из того, что на 1 кв.м установки в ясный день приходится от 800 до 1 тыс. Вт тепловой энергии. Потери этого тепла на обратной стороне и стенках сооружения рассчитываются по коэффициенту теплоизоляции используемого утеплителя. Если применять пенополистирол, то для него коэффициент теплопотерь равняется 0,05 Вт/м × °C. При толщине материала в 10 см и разности температур внутри и снаружи конструкции 50 °C потери тепловой энергии составляют 0,05/0,1 × 50 = 25 Вт. С учётом боковых стенок и труб эту величину удваивают. Таким образом, суммарное количество уходящей энергии составит 50 Вт с 1 кв.м поверхности солнечного нагревателя.

Для нагрева 1 л воды на один градус потребуется 1,16 Вт тепловой энергии, поэтому для нашей модели гелиоколлектора площадью 1 кв.м и температурного перепада 50 °C удастся получить условный коэффициент производительности 800/1,16 = 689,65/кг × °C. Эта величина показывает, что установка площадью 1 кв.м в течение часа подогреет 20 литров воды на 35 °C.

Расчёт необходимой производительности солнечного водонагревателя ведут по формуле W = Q × V × δT, где Q - теплоёмкость воды (1,16 Вт/кг × °C); V - объём, л; δT - разность температур на входе и выходе из установки.

Статистика говорит, что для одного взрослого человека требуется 50 л горячей воды в сутки. В среднем, для горячего водоснабжения достаточно поднять температуру воды на 40 °C, что при расчёте по этой формуле требует затрат энергии W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. Чтобы узнать площадь гелиоколлектора, это значение нужно разделить на количество солнечной энергии, приходящееся на 1 кв.м поверхности на данной географической широте.

Расчёт требуемых параметров гелиоустановки

Изготовление солнечного водонагревателя с медным абсорбером

Предлагаемый к изготовлению гелиоколлектор в зимний солнечный день разогревает воду до температуры выше 90 °C, а в пасмурную погоду - до 40 °С. Этого хватит, чтобы обеспечить дом горячей водой. Если же вы хотите отапливать солнечной энергией жилище, то потребуется несколько таких установок.

Необходимые материалы и инструмент

Для изготовления водонагревателя понадобятся:

• листовая медь толщиной не менее 0,2 мм размерами 0,98×2 м;
• медная трубка Ø10 мм длиной 20 м;
• медная трубка Ø22 мм длиной 2,5 м;
• резьба 3/4˝ - 2 шт;
• заглушка 3/4˝ - 2 шт;
• припой мягкий SANHA или ПОС-40 - 0,5 кг;
• флюс;
• химреактивы для чернения абсорбера;
• плита OSB толщиной 10 мм;
• уголки мебельные - 32 шт;
• базальтовая вата толщиной 50 мм;
• листовой теплоотражающий утеплитель толщиной 20 мм;
• рейка 20х30 - 10м;
• дверной или оконный уплотнитель - 6 м;
• оконное стекло толщиной 4 мм или стеклопакет 0,98х2,01 м;
• саморезы;
• краска.

Кроме этого, подготовьте такие инструменты:

• электрическая дрель;
• набор свёрл по металлу;
• «коронка» или фреза для работы по дереву Ø20 мм;
• труборез;
• газовая горелка;
• респиратор;
• малярная кисть;
• набор отвёрток или шуруповёрт;
• электрический лобзик.

Для опрессовки контура также понадобится компрессор и манометр, рассчитанный на давление до 10 атмосфер.

Для пайки мягким припоем подойдёт простая газовая горелка

Инструкция по ходу работ

1. При помощи трубореза медную трубку нарезают на куски. Получатся 2 части Ø22 мм длиной 1,25 м и 10 элементов Ø10 мм длиной 2 м.
2. В толстых трубах делают отступ от края 150 мм и выполняют по 10 сверлений Ø10 мм через каждые 100 мм.
3. В полученные отверстия вставляют тонкие трубки так, чтобы они выступали внутрь не более чем на 1–2 мм. В противном случае в радиаторе будут появляться излишние гидравлические сопротивления.
4. Используя газовую горелку, термофен и припой, все части радиатора соединяют между собой.

   

   Контур гелиоколлектора работает под давлением, поэтому особое внимание уделяют герметичности соединений

   Для сборки радиатора можно использовать специальные фитинги, но в таком случае значительно увеличится стоимость гелиосистемы. Кроме того, разборные соединения не гарантируют герметичность конструкции при переменных термодинамических нагрузках.

5. По диагоналям радиатора к трубам 3/4˝ попарно припаивают заглушки и резьбы.
6. Закрыв выходную резьбу заглушкой, на вход собранного коллектора навинчивают штуцер и присоединяют компрессор.

   

   Компрессор присоединяют при помощи штуцера

7. Помещают радиатор в ёмкость с водой и компрессором нагнетают давление 7–8 атм. По поднимающимся в местах стыков пузырькам судят о герметичности паяных соединений.
   

   Если подходящую ёмкость для проверки коллектора найти не удалось, то можно собрать её своими руками. Для этого из подручных средств (обрезки пиломатериалов, кирпич и т. д.) делают короб или простейшее заграждение и застилают его полиэтиленовой плёнкой.

8. После проверки герметичности радиатор сушат и обезжиривают. Затем приступают к припаиванию медного листа. Паять полотно абсорбера к трубкам следует сплошным швом по всей длине каждого элемента медного контура.

   

   Пайка полотна абсорбера выполняется сплошным швом

9. Поскольку абсорбер гелиоколлектора изготавливается из меди, то вместо покраски можно использовать химическое чернение. Это позволит получить на поверхности настоящее селективное покрытие, наподобие того, что получают в заводских условиях. Для этого в ёмкость для проверки герметичности наливают нагретый химический раствор и укладывают абсорбер лицевой стороной вниз. Во время реакции поддерживают температуру реактивов любым доступным способом (например, постоянной прокачкой раствора через ёмкость с кипятильником).

   

   Чернение меди - один из наиболее ответственных этапов изготовления абсорбера

   В качестве жидкости для химического чернения можно использовать раствор едкого натра (60 г) и персульфата калия или надсернокислого аммония (16 г) в воде (1 л). Помните о том, что эти вещества представляют опасность для человека, а сам процесс окисления меди связан с выделением вредных газов. Поэтому обязательно применение защитных средств - респиратора, очков и резиновых перчаток, а сами работы лучше проводить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.

10. Из листа OSB вырезают детали для сборки корпуса гелиоколлектора - днище 1х2 м, боковые стороны 0,16х2 м, верхнюю 0,18х1 м и нижнюю 0,17х1 м панели, а также 2 опорные перегородки 0,13х0,98 м.
11. Рейку 20х30 мм нарезают на части: 1,94 м - 4 шт. и 0,98 м - 2 шт.
12. В боковых стенках делают отверстия Ø20 мм для входного и выходного патрубков, а в нижней части коллектора выполняют 3–4 сверления Ø8 мм для микровентиляции.

    

    Отверстия необходимы для микровентиляции

13. В перегородках делают вырезы под трубки абсорбера.
14. Из реек 20х30 мм собирают опорную раму.
15. Воспользовавшись мебельными уголками и саморезами, раму обшивают панелями OSB. При этом боковые стенки должны опираться на днище - это позволит предотвратить прогиб корпуса. Нижнюю панель опускают на 10 мм от остальных, чтобы перекрыть её стеклом. Это не даст осадкам попадать внутрь рамы.
16. Устанавливают внутренние перегородки.

    

    При сборке корпуса обязательно используют строительный угольник, иначе конструкция может получиться кособокой

17. Днище и бока корпуса утепляют минеральной ватой и укрывают рулонным теплоотражающим материалом.

    

    Лучше использовать минеральную вату с влагоотталкивающей пропиткой

18. Абсорбер укладывают на подготовленное пространство. Для этого демонтируют одну из боковых панелей, которую затем ставят на место.

    

    Схема внутреннего «пирога» гелиоколлектора

19. На расстоянии 1 см от верхнего края короба внутренний периметр сооружения обшивают деревянной рейкой 20х30 мм так, чтобы стенок касалась её широкая сторона.
20. По периметру проклеивают уплотнительную резинку.

    

    Для герметичности используют обычный оконный уплотнитель

21. Укладывают стекло или стеклопакет, контур которого также обклеивают оконным уплотнителем.
22. Прижимают конструкцию алюминиевым уголком, в котором предварительно сверлят отверстия для саморезов. На этом этапе сборку коллектора считают завершённой.

    

    В собранном виде тощина гелиоколлектора составляет около 17 см

Чтобы предотвратить попадание влаги и утечку тепла, на всех этапах стыки и места сопряжений деталей обрабатывают силиконовым герметиком. Для защиты конструкции от осадков древесину покрывают специальным составом и окрашивают эмалью.

Особенности установки и эксплуатации жидкостных нагревательных коллекторов

Для размещения гелиоколлектора выбирают просторное место, которое не затеняется весь световой день. Монтажный кронштейн или подрамник изготавливают из деревянных реек или металла с таким расчётом, чтобы наклон водонагревателя регулировался в пределах от 45 до 60 градусов от вертикальной оси.

Схема подключения гелионагревателя в системе с принудительным движением теплоносителя

Накопительный бак для уменьшения тепловых потерь размещают как можно ближе к установке. В зависимости от условий организуют естественную или принудительную циркуляцию теплоносителя. В последнем случае используют контроллер с термодатчиком, врезанным в выходной патрубок. Прокачка рабочей жидкости по контуру будет включаться, когда её температура достигнет запрограммированного значения.

Сезонно-работающую систему заправляют водой, тогда как круглогодичное использование солнечного водонагревателя требует применения незамерзающей жидкости. Идеальный вариант -специальный антифриз для гелиосистем, но для экономии используют и жидкости, предназначенные для автомобильных радиаторов или бытовых отопительных систем.

Видео: солнечный водонагреватель своими руками

Постройка гелиоколлектора - не только интересное и захватывающее занятие. Солнечный водонагреватель будет экономить ваш семейный бюджет и станет доказательством того, что защищать окружающую среду можно не только на словах, но и реальными делами.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.

Энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

Но самое главное, что простой солнечный коллектор (в отличии, например, от ) можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте "Включи солнце - живи комфортно" . Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued , которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Солнечные лучи проходят через стекло и нагревают коллектор, а остекление предотвращает утечку тепла. Стекло также препятствует движению воздуха в абсорбере без него коллектор быстро терял бы тепло из-за ветра, дождя, снега или низких внешних температур.

Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

В корпусе делаются сквозные отверстия для подачи холодной и отвода нагретой жидкости из коллектора.

Сам абсорбер красят жаростойким покрытием. Обычные черные краски при высоких температурах начинают шелушиться или испаряться, что приводит к потемнению стекла. Краска должна полностью высохнуть, прежде чем вы закрепите стеклянное покрытие (для предотвращения конденсации).

Под абсорбером закладывается утеплитель. Чаще всего используется минеральная вата. Главное, чтобы он выдерживал довольно высокие температуры в течение лета (иногда более 200 градусов).

Снизу раму закрывают ОСБ плитой, фанерой, досками и т.п. Основное требование к этому этапу - убедиться, что низ коллектора надежно защищен от попадания влаги внутрь.

Для закрепления стекла в раме делают пазы, или крепят планки по внутренней стороне рамы. При расчете размеров рамы следует учитывать, что при изменении погоды (температуры, влажности) в течение года ее конфигурация будет немного меняться. Поэтому на каждой стороне рамы оставляют несколько миллиметров запаса.

На паз или планку крепится резиновый оконный уплотнитель (D- или Е-образный). На него кладется стекло, на которое таким же образом наносится уплотнитель. Сверху это все закрепляется оцинкованной жестью. Таким образом, стекло надежно закреплено в раме, уплотнитель защищает абсорбер от холода и влаги, а именно стекло не повредится, когда деревянная рама будет "дышать".

Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

Чтобы организовать солнечное отопление дома понадобиться накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.

В качестве бака можно использовать:

• неработающие электрические бойлеры
• различные баллоны для газов
• бочки для пищевого использования

Главное - помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление в зависимости от давления водопроводной системы, к которой он будет подключен. Не каждая емкость способна выдерживать давление в несколько атмосфер.

В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.

В баке размещается спиральный теплообменник. Для него используют медь, нержавеющую сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому его следует поместить в нижней части бака.

Коллектор соединяется с баком с помощью труб (например, металлопластиковых или пластиковых), проведенных от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака до потребителя должен быть максимально коротким, и трубы должны быть очень хорошо изолированными.

Расширительный бачок - это очень важный элемент системы. Он представляет собой открытый резервуар, расположенный в крайней верхней точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бачка можно использовать как металлическую, так и пластиковую емкость. С ее помощью контролируется давление в коллекторе (из-за того, что жидкость от нагрева расширяется, могут треснуть трубы). Для снижения потерь тепла бачок также необходимо изолировать. Если в системе присутствует воздух, то он также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.

Хорошие владельцы частных домов в сегда находятся в поиске возможностей сэкономить на подогреве воды и на отоплении. Особенно актуально это становится в последнее время, когда цены на коммунальные услуги имеют стойкую тенденцию к росту чуть не каждый квартал . На помощь приходит сама природа с ее неистощимым источником энергии – солнечным излучением. Применяя на практике законы физики, народные умельцы находят интересные способы экономии, разрабатывая и собирая солнечные коллекторы, который под силу сделать, наверное, любому домовладельцу самостоятельно — стоит только приложить немного сил и умения.

Солнечный коллектор своими руками может быть изготовлен множественными способами и из самых различных материалов, порой даже из тех, которые попросту «валяются под ногами».Их конструируют из обычных старых пивных банок, пластиковых бутылок, шлангов или труб, с применением стекла, панелей поликарбоната и других материалов.

Некоторые из способов изготовления коллекторов будут рассмотрены ниже, но сначала стоит изучить схемы подключения – они, как правило, является примерно общими для любых солнечных систем нагрева воды.

Схемы подключения солнечного водяного коллектора

Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того , из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен . Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.

«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора

Эта несложная схема подключения солнечного коллектора применима как для подогрева воды для , так и для домашних нужд. Если горячая вода нужна на улице в летней постройке, то бак для нее устанавливается тоже на воздухе. В том случае, когда горячее водоснабжение разводится по дому, и аккумулирующий бак устанавливается там же.

Эта схема обычно предусматривает естественную циркуляцию воды, и в таком случае батарея-коллектор устанавливается ниже на 800 ÷ 1000 мм уровня емкости , куда будет поступать горячая вода – это должно обеспечиться разностью в плотности холодной и нагретой жидкости. Для соединения коллектора с баком используются трубы диаметром не меньше, чем ¾ дюйма. Для сохранения воды в аккумулирующей емкости в горячем состоянии, которого она достигнет от нагрева дневным солнцем, стенки необходимо хорошенько утеплить, например, минеральной ватой толщиной в 100 мм и полиэтиленом (если над бойлером не будет устроена крыша). Но все же лучше предусмотреть для емкости стационарное укрытие, так как если утеплитель промокнет от дождя, то он существенно снизит свои термоизоляционные свойства.

Естественная циркуляция не слишком хороша для использования в системе с солнечным коллектором, так как создается слабая инертность движения воды в контуре. А если батарея и бак находятся достаточно далеко друг от друга, то вода, пройдя этот путь, будет постепенно остывать. Поэтому , для увеличения эффективности, часто устанавливается циркуляционный . Этот вариант пр игоден для согрева воды только лишь в теплую половину года, а на зиму воду из системы придется обязательно слить, иначе, замерзая, она запросто разорве т т рубы.

«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды

Если планируется использовать солнечный коллектор круглогодично, то чтобы в сильные холода в трубах вода не замерзала, в контур вместо нее заливается специальный – антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Схема принимает совсем иной вид — устанавливается бойлер косвенного нагрева. В этом случае нагретый в солнечном коллекторе антифриз будет проходить через з меевик-теплообменник бойлера, согревая воду, находящуюся в баке.

В эту систему обязательно встраивается и «группа безопасности» — автоматический воздухоотводчик , манометр и предохранительный клапан , рассчитанный на нужное давление. Для постоянного движения теплоносителя обычно используется циркуляционный насос.

Вариант отопления от солнечного коллектора

При использовании солнечной тепловой энергии для отопления дома применяется также бойлер косвенного нагрева, подключенный к коллектору, а также для дополнительного подогрева теплоносителя – , работающий на твердом топливе или газе. В осенние или весенние дни, когда солнце способно нагреть теплоноситель до нужной температуры, котел можно попросту отключать.

Если зимы в регионе очень холодные, то не стоит ожидать от коллектора большой эффективности, так как в этот период мало солнечных дней, а само светило находится низко к горизонту. Поэтому дополнительный подогрев теплоносителя и горячей воды просто необходим. Единственно, чем поможет солнечная батарея сэкономить на топливе — это то , что в котел будет поступать не холодная , а уже несколько подогретая вода, а значит для доведения ее до нужной температуры потребуется меньше сжигать газа или дров.

Нужно знать и то, что чем больше по площади сделать солнечный тепловой коллектор, тем больше энергии он в состоянии будет вобрать. Поэтому, чтобы подобная система смогла выработать достаточно тепла для отопления дома, размер площади коллектора необходимо довести до 40÷45% от общей площади дома.

Вариант горячего водоснабжения и отопления от солнечного коллектора

Чтобы задействовать солнечный коллектор и для отопления, и для горячего водоснабжения, необходимо объединить в системе оба предыдущих варианта, и использовать для воды специальный бойлер с дополнительной емкостью , имеющей змеевик, через который циркулирует нагретый солнечной батареей теплоноситель. Благодаря тому, что внутренний бак намного меньше основного, вода в нем нагревается от змеевика гораздо быстрее и отдает тепло в общую емкость .

Кроме этого, бойлер должен быть подключен к дополнительному источнику нагрева — это может быть или электрический котел, или же теплогенератор на твердом топливе.

Нестабильность температуры, которую создает солнечная батарея, может способствовать перегреву теплоносителя или, наоборот, слишком быстрому его охлаждению в контурах отопления и водоснабжения. Чтобы этого не произошло, вся система должна управляться автоматикой. В разводку устанавливается контролер температуры, который может или перенаправлять потоки теплоносителя, или включать или выключать циркуляционные насосы, или производить иные управляющие операции.

В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.

Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.

Цены на солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

Такой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.

Такую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.

Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.

В некоторых случаях , создавая всю систему , можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.

Если у кого-то остались сомнения в эффективности такого подогрева воды, рекомендуем посмотреть видеоролик, в котором показано испытание коллектора из шлангов:

Видео: эффективность несложного солнечного коллектора

Материалы для изготовления

Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.

• Резиновый шланг или гибкая пластиковая труба черного цвета, имеющая диаметр 20 ÷25 мм – это по сути главный элемент системы, в котором при циркуляции воды будет происходить теплообмен. Количество шланга будет зависеть от величины солнечной батареи — это может быть и 100, и 1000 метров. Черный цвет шланга предпочтителен тем, что он больше, чем все остальные оттенки, поглощает тепло.

Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым , даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.

Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема , то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.

Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.

В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.

• Если скат крыши, на которой будет устанавливаться коллекторная батарея, крутой, то для спиралей из шланга изготавливаются специальные короба — из брусков, фанеры или металлического листа. Для этого потребуется бруски 40×40 или 40×50 мм, фанера толщиной в 6 мм, или же металлический лист в 1,5– 2 мм.

Заготовки будущего модуля обрабатывается (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей.

Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.

• Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
• Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.

Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.

Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.

Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.

• Необходимо будет подготовить и соединительные элементы для шланга или труб. Разновидностей подобных фитингов — достаточно много, но нужно выбрать именно те, которые предназначены для выбранного для изготовления коллектора материала.

Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей.

Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.

• Для объединения всех модулей в единую батарею потребуются два коллектора - отрезка металлической трубы. Через один из них, закрепленный внизу батареи, в теплообменники будет поступать холодная вода, а во втором, закрепленным сверху, будет собираться согретая.

Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.

Монтаж батареи

Заготовив в се необходимое, можно приступать к работе.

• Для начала нужно обработать антисептическим средством все деревянные части будущей конструкции.
• Далее, если дно модулей будет изготовлено из металлического листа, его нужно покрыть антикоррозийным составом. Обычно для этого применяется мастика, предназначенная для покрытия днищ автомобилей.

• После просыхания составов на подготовленных элементах, из них собираются одиночные или общие модули.
• Затем в них укладываются шланги, для чего закрепляются держатели.

• Для свободного прохождения труб через бортики модулей для них просверливаются отверстия — в верхней его части и нижней. Соответственно, в нижнее отверстие выводится труба входа холодной воды, а в верхнее – выхода подогретой.
• Если монтируется несколько модулей по вертикали, или же один общий, в который укладывается несколько «улиток» трубы также , один над другим, то нижний конец каждой из спиралей соединяется с верхним выходом нижележащей – и по такому последовательному принципу коммутируется весь «столбец». Самый нижний конец соединяется с общим металлическим коллектором, через который будет поступать холодная вода. Таким же образом монтируются и все соседние вертикальные ряды – с общим подключение к подающему коллектору.

• Соответственно, верхние концы шлангов самого верхнего горизонтального ряда модулей соединяются с металлической трубой-коллектором, по которой осуществляется отвод горячей воды на потребление.
• Спиралевидный контур коллектора может монтироваться и на металлический лист, установленный не на крыше, а около дома, с южной его стороны, или около бассейна, если он требует подогрева. В этом случае металлическое основание будет способствовать более быстрому нагреву воды и сохранению тепла в трубах, так как имеет хорошую теплопроводность и теплоемкость .

• Еще одним вариантом теплового солнечного коллектора может быть укладка контура на плоскости крыши в специальных коробах длинными параллельными рядами по всей длине кровли.

Цены на трубы из сшитого полиэтилена

Трубы из сшитого полиэтилена

Видео: простой солнечный коллектор с линейным расположением труб

Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок

На рисунке показан солнечный коллектор из шлангов (труб), эффективность действия которого значительно увеличена за счет использования обычных пластиковых бутылок. В чем тут «фишка»? А их сразу несколько:

• Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
• Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
• Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
• Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.

Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:

1 – Резиновый шлаг, металлические или пластиковые трубы черного цвета – в качестве теплообменника.

2 – Пластиковые бутылки, которые станут кожухом вокруг труб контура.

3 — В бутылки, в их половину, которая будет прилегать к основанию, может быть вложена фольга или иной отражающий материал. Отражающая часть должна смотреть в сторону солнца.

4 – Подставку будет совсем несложно смонтировать из бруска или металлической трубы.

5 — Накопительный бак для нагретой воды, который должен быть связан с точкой забора — кран, душ и т.д .

6 — Емкость для холодной воды, которую можно связать с системой водоснабжения.

Монтаж солнечного коллектора

Сборка варианта, показанного на верхней схеме, производится следующим образом:

• Для начала из металлической трубы или бруска монтируется подставка. Если она изготавливается из дерева, то оно должно быть покрыто антисептическим составом, если же из металла, то его необходимо обработать антикоррозийным средством. Нужно просчитать длину так, чтобы между двумя стойками устанавливалось ровное число бутылок.
• На стойки, на расстоянии ширины бутылок, закрепляются горизонтальные планки, на которых можно будет сделать дополнительное закрепление для змеевика. Кроме этого, они предадут каркасу дополнительную жесткость .
• Далее, подготавливается нужное количество пластиковых бутылок — с них срезается донная часть таким образом, чтобы одна бутылка стороной горлышка плотно встала в получившееся отверстие.

• Берется шланг (труба) необходимой длины , которой будет достаточно для укладки контура-змеевика на уже готовом каркасе-подставке.

Отступив от края шланга 100 ÷ 150 мм, делают отметку места его закрепления. Затем через этот край на трубу надевается необходимое количество подготовленных бутылок, которого будет достаточно, чтобы полностью закрыть участок до противоположной стойки. Бутылки устанавливаются плотно одна к другой, таким образом, чтобы горлышко второй входило в отверстие, вырезанное в дне предыдущей.

• Когда участок трубы для укладки верхнего участка змеевика будет полностью закрыт коробом из бутылок, ее край закрепляется сверху на левой стойке каркаса. Для крепления можно использовать клипсы-держатели для пластиковых труб с защелкой , нужного размера.

• Если есть необходимость положение бутылок корректируется, так, чтобы фольгированная их половина оказалась снизу, у каркаса коллектора.
• Затем трубе придается плавный поворот, и она снова защелкивается на клипсу .
• Следующим этапом на трубу снова надеваются бутылки, и она закрепляется уже на левой стойке. Такую последователь соблюдают и дальше, пока вся рама не будет заполнена змеевиком коллектора.
• Теперь осталось только «запаковать» фитинги, через которые будет осуществлена врезка получившегося коллектора к подаче холодной воды и к накопительной емкости горячей.

Такой коллектор, как видно, абсолютно не сложен в изготовлении, но зато может стать хорошим «помощником» в частном доме, взяв на себя функции подогрева воды.

Кстати, солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды, но и для подачи в помещения нагретого воздуха. Например, как изготовить самостоятельно , можно узнать, если перейти по ссылке на специальную публикацию нашего портала.

Видео — сборка солнечной электростанции своими руками

Солнечный коллектор представляет собой группу металлических пластин, которые обычно устанавливаются на южной стороне крыши. Они окрашены в черный цвет, так как именно поверхность черного цвета быстрее нагревается, и дольше держит тепло. Эти металлические пластины помещают в каркас из пластика.

Обычно на крышу устанавливают несколько таких металлических коллекторных листов, так как, когда солнечные лучи касаются поверхности крыши, то энергия, заключенная в этих лучах, равномерно распределяется по всей поверхности крыши. Поэтому, чем больше листов установлены на скате крыши, тем больше энергии они аккумулируют.

Весь принцип работы гелиоустановок можно представить следующим образом:

По коллектору по специальным трубам перемещается теплоноситель-вода. Циркуляция воды может осуществляться как естественным способом, так и искусственным, то есть с помощью циркуляционных насосов. Сначала коллектор нагревается от солнечных лучей, затем это тепло передается теплоносителю. Нагретая жидкость далее течет по трубам и поступает в аккумуляторный бак, который представляет собой специальный бак для воды.

Стенки этого бака имеют хорошую теплоизоляцию, чтобы она не теряла тепло. Также в этот бак могут быть вмонтированы дополнительные электрические нагреватели, которые автоматически придут в рабочую фазу, если вдруг на улице будет продолжительная пасмурная погода, и коллекторы не будут нагреваться. Вода в этом баке может стоять сколько угодно долго, до тех пор, пока хозяева не предпочтут использовать ее в своих целях.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что весь принцип работы гелиоустановок сводится к тому, чтобы преобразовать солнечную энергию в тепло.

Виды

Существуют несколько разновидностей солнечных коллекторов:

Плоские. На сегодняшний день представители этой категории пользуются большой популярностью в сфере использования. Такая гелиоустановка состоит из листа платины, который окрашен в черный цвет. Этот лист заключен в металлический каркас, наружная сторона которого покрыта стеклом, для лучшего пропускания света. В устройствах этого типа сделано все, чтобы до минимума снизить показатель теплопотерь.

Стекло для таких конструкций изготавливается таким образом, чтобы содержание железа в нем было как можно меньше. Это способствует лучшему пропусканию солнечной энергии. Солнечная энергия проходит через стекло и нагревает поверхность коллектора, в котором движется теплоноситель. Далее, этот теплоноситель нагревается за счет платиновых пластин.

Коллекторы, которые аккумулируют солнечную энергию в гелиоустановках, по-другому еще называют абсорбирующими пластинами. Их производят не только из платины. Вместо нее могут быть использованы такие металлы, как медь и алюминий, которые отличаются высокими показателями теплопроводности.

Жидкостные. В установках такого типа в качестве теплоносителя используют жидкость. Теплообменники устанавливаются под абсорбирующим элементом, и прикрепляются к нему снизу. Они могут иметь вид змеевика, или отдельных параллельно идущих друг к другу трубок. Змеевик, конечно, является удобным вариантом, так как риск возможной протечки сводится к минимуму. Жидкостные гелиоустановки можно разделить на два подвида:

• Разомкнутые. В таких системах в качестве теплоносителя используют воду. Она нагревается в установке, и направляется в бак, откуда она идет на пользование. Такими системами пользоваться неудобно, так как в период низких температур, вода замерзает, и может разорвать трубы.
• Замкнутые. В системах этого типа роль теплоносителя играет не вода, а специальная незамерзающая жидкость. В установке, она нагревается от солнечной энергии, и поступает в теплообменник, представляющий собой бак, внутри которого имеется герметично закрытый бак для воды. Нагретая незамерзающая жидкость передает свое тепло воде, которая тут же нагревается и идет на пользование.

Воздушные. Если вода имеет ряд недостатков, такие как замерзание и вскипание, то использование воздуха в качестве теплоносителя поможет полностью исключить эти недостатки. Действительно, воздух не замерзает при низких температурах, и также не вскипает при высоких температурах. Благодаря этим плюсам, воздух является отличным теплоносителем. К тому же в воздушных гелиоустановках используются недорогие материалы, да и эксплуатационные работы проводятся очень легко.

В конструкцию солнечных гелиоустановок входят несколько коллекторов, роль которых играют металлические пластины. Между ними движется теплоноситель путем естественной конвекции (есть вариант, где используют вентиляторы). Затем нагретый воздух поступает в помещение. Минусом является то, что воздух является плохим переносчиком тепла.

Схема и конструкция

Конструкция самого солнечного коллектора является всего лишь частью масштабной работы. Дело в том, что для правильной работы всей системы, нужно спроектировать правильную обвязку. Здесь будет рассмотрена схема, в которой гелиоустановка работает на два бака. Один из баков является тепловым аккумулятором, который используется для отопления, а другой – ГВС.

• Обратные клапаны. Основная функция обратных клапанов является препятствование обратному току воды, то есть она заставляет воду течь в одном направлении. В данной схеме обратные клапаны устанавливаются на пути выхода жидкости из коллектора, чтобы жидкость обратно не поступила в устройство. Еще два обратных клапана устанавливаются на выходе из баков.
• Циркуляционные насосы. Они имеют важное значение. В данной схеме представлено применение двух насосов. Один из них установлен на выходе из бака ГВС, а другой – на выходе из теплового аккумулятора. Если будет работать только насос, стоящий у ГВС, то вся система будет работать только на нагрев ГВС, а если будет работать только насос, стоящий рядом с аккумуляторным баком, то система работает только на данный элемент. Можно также включить оба насоса.
• Запорный вентиль. В данной схеме, в аккумуляторном баке теплоноситель течет в двух змеевиках: в верхнем и в нижнем. Дело в том, что в верхнем змеевике, сопротивление больше, чем в нижнем, поэтому большая часть воды течет именно в нижнем змеевике. Для того чтобы сбалансировать поток теплоносителя, необходимо установить запорный клапан на входе жидкости в данный бак.
• Фильтр. Он обязательно должен присутствовать в любой системе. Его функция заключается в задерживании крупных частиц мусора, которые имеются в жидкости.
• Расходомер. Он нужен для того, чтобы видеть, сколько литров воды протекает за одну минуту. Данный показатель регулируется с помощью запорного вентиля.
• Показатель давления. С помощью этого элемента можно определить уровень давления в системе. Рядом устанавливают подрывной клапан на случай, если вдруг давление превысит норму.
• Расширительный бак. В системе вода начнёт расширяться за счет нагрева. Излишки поступают в расширительный бак, а при остывании они снова начнут циркулировать. Если этого бака не будет, то излишки выйдут через подрывной клапан, а при остывании в системе воды будет не хватать.
• Воздухоотводчики. В гелиосистемах применяют воздухоотводчики автоматического типа. Их устанавливают в верхней части системы. Он нужен для того, чтобы автоматически удалять накопившийся воздух из системы.
• Кран для слива. Через этот кран, теплоноситель можно сливать из системы.

Вот из таких элементов состоит система данной схемы.

Существуют и другие конструкции, но весь принцип действия остается таким же, только вот некоторых клапанов и вентилей может понадобиться больше или меньше в зависимости от схемы.

Необходимые материалы и инструменты

Гелиоустановки можно приобрести в специальных заведениях, но можно и сделать самому, так как покупка обойдется очень дорого. Солнечные коллекторы в домашних условиях можно сделать из разных материалов, таких как пластиковые бутылки, шланг, полипропилен, но самым экономным в материальном плане и самым легким является процесс изготовления солнечной батареи из радиатора строго холодильника.

Для этого понадобятся следующие материалы:

• Коврик из резины.
• Скотч
• Фольга.
• Обычное стекло.
• Брусья деревянные для изготовления рамы.
• Устройство для пайки.

Все эти материалы можно приобрести без особых затрат. Если они уже есть в наличии, то можно приступить к делу.

Как сделать солнечный коллектор своими руками – пошаговая инструкция

Если старый холодильник уже находится в нерабочем состоянии, то не следует его выбрасывать, так как его конденсатор может стать отличным материалом для сборки коллектора. При изготовлении этого устройства, следует руководствоваться нижеприведенной пошаговой инструкцией:

1. Нужно демонтировать конденсатор, хорошенько промыть, очистить от фреона, и измерить.
2. После того как проделали необходимые замеры, следует приступить к изготовлению деревянной рамы, то есть корпус. Для этого используют деревянные брусья.
3. Теперь необходимо взять фольгу и уложить его на дно изготовленного корпуса. Делается это для того, чтобы теплообменник мог нагреваться не только с фронтовой стороны, но также и с тыльной.
4. Теперь, вооружившись скотчем, следует обклеить все щелинки по всему периметру корпуса.
5. Затем необходимо прибить дополнительные брусья с тыльной стороны устройства. Это делают для того, чтобы теплообменник был закреплен прочно.
6. Теперь в каркасе делают небольшие отверстия для отвода труб.
7. На нижней стороне рамки нужно вмонтировать несколько шурупов, чтобы стекло держалось надежно и не сползало.
8. Теперь накрывают все это стеклом, и с помощью скотча герметизируют все отверстия.

На этом все! Осталось только установить его где-нибудь на крыше, и обвязать с остальными элементами отопительной системы дома.

Нюансы

При изготовлении и эксплуатации коллектора, следует обратить внимание на следующие моменты:

• Воду, нагретую посредством такого коллектора, следует использовать только для технических нужд, так как в конденсаторе все-таки остается фреон.
• Совсем необязательно использовать конденсатор холодильника, можно также взять и радиатор от автомобиля.
• Если предусмотрено использование циркуляционного насоса, то бак для накопления воды может быть установлен абсолютно в любом месте. Вместо циркуляционного насоса высокой мощности можно взять обычный аквариумный насос. Если же в системе предусмотрена естественная циркуляция жидкости, то бак должен быть расположен выше самого коллектора.