Нагреватель водяной солнечный. Самодельный солнечный коллектор из радиатора

Солнце - самый большой источник безопасной и бесплатной энергии. И если раньше люди не могли использовать её, то сейчас существуют технологии, помогающие обеспечить дом теплом и горячей водой только за счёт солнца. Использование коллекторов - экономически выгодный и доступный способ сделать загородный дом более комфортным. Нужно только правильно выбрать гелиоколлектор (или сделать самостоятельно), а потом внедрить его в существующую систему отопления.

Что такое солнечный водонагреватель

Коллектор (водонагреватель) - это прибор, который собирает энергию солнечных лучей и превращает её в тепло. Солнце нагревает находящийся в коллекторе теплоноситель, который дальше используется для устройства горячего водоснабжения и отопления или выработки электроэнергии.

Приборы, связанные с энергией солнца, правильно называть гелиоустановками или гелиоколлекторами (от имени древнегреческого бога солнца Гелиоса).

Современные солнечные водонагреватели могут быть сложными, но прибор для собственных нужд под силу изготовить самостоятельно любому владельцу частного дома. Главное - разобраться, для чего необходимо это устройство.

Три коллектора полностью обеспечивают потребности семьи в горячей воде и отоплении

Сфера использования гелиоустановок

В нашей стране словосочетание солнечный водонагреватель у многих всё ещё ассоциируется с чёрным баком на крыше будки летнего душа, но во всём мире эта технология успешно используется. Гелиоколлекторы распространены в южных регионах Европы. Жители частных домов в Италии, Испании и Греции по закону обязаны пользоваться солнечными водонагревателями. Не отстаёт от запада и Китай. Там солнечные водонагреватели устанавливают на крышах высоток и обеспечивают горячей водой все квартиры. В 2000 году в мире насчитывалось столько гелиоустановок, что собранные вместе они заняли бы более 71 млн м 2 . Почти 15 млн м 2 из них были бы европейскими.

Солнечные вакуумные коллекторы почти полностью занимают крыши китайских новостроек

Применяются такие приборы для горячего водоснабжения бытовых помещений и промышленных зданий, отопления частных домов, административных построек, цехов. Наиболее востребованы они в пищевой и текстильной промышленности, поскольку именно в этой сфере есть множество производственных процессов с использованием горячей воды.

В частном секторе на каждого человека из Германии приходится 0,14 м 2 площади солнечного коллектора, из Австрии - 0,45 м 2 , с Кипра - 0,8 м 2 , а из России - 0,0002 м 2 . Интенсивность солнечного освещения в России всего на 0,5 кВт*ч/м 2 меньше, чем на юге Германии. Это значит, что низкая популярность солнечных коллекторов в северных регионах обусловлена не географическими причинами.

С обширной системой коллекторов можно подогревать даже воду для бассейна

Виды солнечных коллекторов

Инженеры разработали плоские, трубчатые с вакуумом, концентраторы с параболоцилиндрическими отражателями, воздушные, солнечные башни и другие виды установок. Наиболее востребованными для бытовых целей остаются плоские и вакуумные водонагреватели.

Таблица: сравнительная характеристика плоских и вакуумных коллекторов

Плоский коллектор	Вакуумный коллектор
Легко делается своими руками из подручных материалов.	Производится в промышленных условиях или собирается из заводских деталей.
Быстро окупается.	Окупается втрое дольше плоского.
Реже перегревается в жаркую погоду.	Не допускает возврата накопленного тепла в окружающую среду.
Эффективно работает летом или в странах с жарким климатом.	Подходит для холодных регионов, работает зимой при температуре до -30 о С.
Обладает высокой парусностью, поэтому сильный порыв ветра может сорвать его с крыши.	Ветер свободно проходит между вакуумными трубками, поэтому вероятность, что коллектор не пострадает от бури, выше.
Сам очищается от снега, инея и льда.	Производительность в 2–3 раза выше, чем у плоского коллектора (при равных площадях).

Особенности плоских солнечных водонагревателей

Устройство представляет собой панель, внутри которой расположены медные трубки с тёмным покрытием. В них нагревается вода, которая потом собирается в баке и применяется для ГВС (горячего водоснабжения). Если делать коллектор самостоятельно, то дорогостоящие составляющие можно заменить доступными материалами:

вместо медных трубок можно взять стальные, полиэтиленовые или просто радиатор от старого холодильника;
деревянный каркас способен стать заменой металлическому, хоть он и весит больше;
хромированный поглотитель заменит обычная чёрная краска;
в качестве защитной крышки неплохо послужит лист стекла или сотового поликарбоната, а утеплителя - пенопласт.

Главное - обеспечить герметичность панели, но для этого достаточно все швы заделать строительным силиконом. Основным недостатком таких приборов считается то, что нагретый теплоноситель излучает тепло в воздух и немного охлаждается до поступления в накопительный бак. Использование теплоизоляции и герметизация швов призваны бороться именно с этим эффектом.

Дорогостоящие детали промышленного коллектора можно заменить более дешёвыми аналогами, например, использовать вместо медных трубок стальные, а каркас прибора сделать деревянным

Если воду из плоского коллектора не забирать, в жаркий солнечный день она способна нагреться до 190–210 о С, что может привести к разрыву трубок с теплоносителем или соединительных элементов. Тем, кто пользуется солнечным водонагревателем от случая к случаю, важно установить накопительный бак, способный устранить избыточное давление в трубках. Ещё один вариант - в качестве поглотителя тепла использовать минеральное масло, а не воду. Его температура кипения выше, что снижает риск повреждения системы. В таком случае понадобится теплообменник, в котором масло будет передавать накопленное тепло воде без непосредственного контакта.

Плоские солнечные коллекторы дешевле и проще в изготовлении, но пригодны только для летней эксплуатации на даче или в качестве вспомогательного водонагревателя. Используйте их только для ГВС.

Особенности вакуумных коллекторов

Солнечные водонагреватели этого вида состоят из отдельных трубок, каждая из которых находится в безвоздушной среде. Такая конструкция позволила снизить теплопотери на пути от коллектора к накопительному баку и увеличить эффективность системы. Благодаря этому вакуумные коллекторы отлично работают в период смены сезонов (осень, весна) и зимой.

В вакуумных солнечных водонагревателях также используются медные трубки, поскольку этот материал обеспечивает хорошую теплопередачу и одновременно гигиеничность. Остальные элементы аналогичны: стекло (боросиликатное для лучшего пропускания тепла), под ним чёрный поглощающий слой, трубка с теплоносителем и подложка. Герметичность системы обеспечить проще, так как шов только один - соединение между трубкой и накопительным баком.

Холодная вода постепенно нагревается от поочерёдного контакта с горячими медными трубками. Тепло из вакуумной гелиоустановки отводится только так, поэтому важно обеспечить ему регулярный приток холодной воды, то есть использовать горячую на протяжении всего дня. Для увеличения стойкости системы в качестве теплоносителя в вакуумных солнечных коллекторах используется антифриз. Он хорошо переносит нагрев до 300 о С и не замерзает, когда в пасмурный день температура прибора снижается до -40 о С.

Для круглогодичного ГВС и отопления загородного дома необходим вакуумный солнечный коллектор. Он дороже, но эффективнее и надёжнее плоского.

Своими руками создать полноценный вакуумный солнечный коллектор невозможно: изготовление толстостенной трубки из боросиликатного стекла немыслимо в кустарных условиях. Поэтому более надёжным вариантом станет покупка заводских колб (предлагаются коаксиальные и перьевые разновидности) и сборка гелиоводонагревателя на месте. Но поскольку даже такая работа требует недюжинных слесарных навыков, лучше купить готовое изделие с гарантией от производителя.

В какую систему интегрировать солнечный водонагреватель

Чтобы горячая вода начала вытекать из крана, важно не только выбрать коллектор, но и создать для него целую систему из накопительного бака, соединительных труб, кранов и других элементов.

Типы циркуляции

Необходимо определить, сможете ли вы установить накопительный бачок выше уровня коллектора. От этого зависит, какой из двух типов циркуляции будет в системе.

Естественная циркуляция создаётся из-за разницы в плотности холодной и горячей воды . Нагретая жидкость стремится подняться, что и обуславливает такое расположение накопительного бака. Если крыша имеет сложную конструкцию, выберите хорошо освещённое место для размещения коллектора и поставьте бак под коньком.
Системы с принудительной циркуляций работают благодаря насосу, перекачивающему тёплую воду в подготовленный бак. При этом появляется возможность разместить элементы системы далеко друг от друга, например, поставить накопительный бак на чердаке или в подвале. Это лучше для экстерьера, требует меньше усилий на теплоизоляцию самого бака. Но трубы, ведущие от коллектора к резервуару, обязательно снабжаются теплоизоляцией, иначе есть риск растерять всё тепло по пути. Принудительная циркуляция требует использования электроэнергии, поэтому если на даче нет или часто пропадает электричество, такой вариант не подойдёт.

Если вы решили использовать в коллекторе масляный теплоноситель, предусмотрите насос для принудительной циркуляции. Иначе из-за низкого коэффициента расширения масла система просто не будет работать.

Выбор типа контура циркуляции

Распространены три типа систем:

С разомкнутым контуром. Это самый простой вариант для снабжения дома горячей водой. Его основное отличие в том, что теплоносителем в коллекторе обязательно является вода. Сначала она нагревается в трубках, потом поступает в накопительный бак, а дальше - непосредственно в кран на кухне или ванной комнате. То есть вода не циркулирует по кругу, а в разомкнутом контуре каждый раз нагревается новая порция.
Одноконтурная. Она предпочтительна, когда с помощью солнечного тепла предполагается отапливать дом или сделать более дешёвой эксплуатацию электрического отопления. Её отличие в том, что нагретая солнцем вода поступает в отопительные трубы. Теплоноситель двигается в системе по кругу. Это и есть замкнутый цикл циркуляции. Поскольку солнечный коллектор используется зимой и в межсезонье, выбирайте вакуумные модели и включайте в систему дополнительный обогреватель. Электрический или газовый котёл помогает довести теплоноситель до нужной температуры в холодные и пасмурные дни, а также ночью.
Двухконтурная. Этот вариант предполагает передачу тепла от коллектора к системе через специальный теплообменник. Поскольку прямого контакта между теплоносителем и водой нет, в коллекторе используют масло или антифриз. Система оптимальна для загородных домов, в которых люди проживают на протяжении всего года. В ней коллектор используется и для горячего водоснабжения, и для отопления одновременно. Как правило, в неё интегрируется также котёл и/или бойлер для дополнительного подогрева воды, а коллекторов используется несколько (в зависимости от количества проживающих и климатических характеристик региона).
В двухконтурной системе циркуляции нет прямого контакта между теплоносителем солнечного водонагревателя и водой

Система циркуляции с разомкнутым контуром эффективна для ГВС дачи, двухконтурная - для полного снабжения (ГВС и отопления) загородного дома.

Как сделать плоский солнечный коллектор своими руками

Для этого нужен чертёж. Также понадобится рассчитать площадь водонагревателя в соответствии с нуждами семьи. Этот параметр определяется по формуле: A=K*F*SF/(G*η)AW=1/(G*η)A=K*F*SF*AW, где:

А - площадь коллекторов, м2;
AW - приведённая площадь, которая способна генерировать 1кВт*час за день, м2*день/(кВт*час);
Η – КПД одного коллектора, %;
G - полное излучение солнца за день, характерное для данной местности, кВт*час/(м2*день);
К - коэффициент, учитывающий величину угла наклона коллекторов и их ориентацию относительно сторон света;
F - энергия, необходимая для нагрева воды на сутки, кВт*час/день;
SF - доля энергии солнца в покрытии потребности в тепле, %.

Для строительства коллектора понадобится подробный чертёж с указанием количества и размера деталей

Инструменты и материалы для работы

Для изготовления плоского гелиоколлектора размером 2,28х1,9х0,1 м с металлопластиковыми трубами и деревянным каркасом понадобится:

ножовка или лобзик для резки дерева и фанеры;
ножницы для металлопластиковых труб;
шуруповёрт;
кисти и краскопульт или баллончик аэрозольной краски для чернения смонтированных труб.

Последовательность действий:

Соберите короб для основания коллектора из двух листов фанеры размером 1,52х1,52 м толщиной 1 см. Один из них раскроите для создания бортиков на детали: размером 0,76х0,38 м - 4 шт., размером 1,52х0,76 м - 1 шт.
Покрасьте внутреннюю поверхность полученного короба чёрной матовой краской, а внешнюю - белой или покройте защитным лаком.
Создайте раму для крепления короба из бруса сечением 5х5 см, согласно приложенной схеме. Всего понадобится 60 м бруса. Перед сборкой важно обработать детали антисептиком для дерева, чтобы защитить материал от осадков и температурных перепадов. Крепите детали между собой саморезами по дереву с применением металлических уголков 5х5 см.
Закрепите короб на подготовленной подставке и дальнейшую сборку проводите на этом наклонном стенде.
Сделайте разметку, где будут проходить трубы, и в нужных местах крепления для них. Их тоже окрасьте в чёрный, чтобы не увеличивать теплопотери.
Нарежьте металлопластиковые трубы толщиной 0,5 дюйма на фрагменты необходимой длины. Чтобы не сделать ошибку, используйте первый фрагмент в качестве эталонного образца. Должно получиться 45 штук по 2,14 м.
Соберите змейку из труб на стенде, используя на поворотах фитинги для металлопластиковых труб. Всего необходимо по 44 угловых колена типа «мама-мама» и «мама-папа» и 88 переходников с металлопластиковой трубы на штуцер. Для герметизации соединений используйте уплотнительную нить. В начале и конце змейки закрепите переходники для подключения шлангов подачи и отвода воды.
Окрасьте конструкцию в чёрный цвет из краскопульта или баллончика.
Змеевик коллектора окрашивают чёрной краской
Подключите змеевик к насосу и удостоверьтесь, что при перекачивании воды не возникает течь. Если какое-то соединение недостаточно герметично, слейте воду и пересоберите его, а потом снова проведите проверку.
Закройте верх короба прозрачным стеклом или монолитным поликарбонатом. Если нет возможности использовать цельный лист, сделайте алюминиевую рамку в размер имеющихся фрагментов (лучше не больше четырёх) и надёжно закрепите панели. Каждый стык тщательно обработайте прозрачным силиконом, чтобы водонагреватель был герметичным.

По описанной схеме собирают коллектор мощностью 1,6–2 кВт.

Для удешевления устройства используют гибкую трубу из сшитого полиэтилена. Она изначально чёрная и монтируется змейкой с помощью всего двух фитингов. Но в этом случае вода будет соприкасаться не с гигиеничным металлом (как в описанном случае), а с пластиком. Это нежелательно, если вода предназначена и для приготовления еды.

Видео: как сделать плоский солнечный водонагреватель с медными трубками

Монтаж гелиоколлектора

Устройство устанавливается на крыше. Этот вариант подходит и для загородных домов, и для многоэтажек. Лучше, если крыша скатная и угол наклона приближен к широте этого региона. В таком случае понадобится прикрепить на её южной стороне кронштейны к доскам сквозь кровельный материал. Коллектор будет размещаться на 15–20 см выше уровня крыши параллельно скату. Это наиболее гармоничное решение, особенно если в доме используется несколько водонагревателей. Иногда коллектор утапливают в крышу, чтобы защитный экран оказался на одном уровне с декоративным покрытием кровли. Но такой способ гораздо затратнее и может ослабить конструкцию крыши.

Лучше всего монтировать систему плоских коллекторов на скатной крыше

На плоских крышах коллекторы монтируют на специальные конструкции, удерживающие их под заданным углом. Подставки можно приобрести готовыми или сварить самостоятельно из уголков. К основе металлоконструкция крепится большими анкерными болтами.

На плоской крыше коллекторы монтируют на специальные конструкции

На дачах солнечные коллекторы устанавливают рядом с домом или бассейном на открытом солнечном участке. В таком случае выбирают место на уже созданной площадке или оборудуют надёжное основание отдельно. Для этого понадобится прямоугольная площадка с утрамбованной насыпной подушкой, гидроизоляцией и покрытием из тротуарной плитки, керамогранита, другого прочного твёрдого и погодоустойчивого материала. Впоследствии на ней монтируется металлическая или деревянная подставка-мольберт, на которую и крепится гелиоколлектор.

Установка солнечного коллектора на опоры, не имеющие общего основания, считается менее надёжным вариантом, но помогает сэкономить место

Обслуживание солнечного коллектора

Как и любое другое оборудование, устройство требует обслуживания. Самые распространённые работы:

Если коллектор был куплен, при первой же поломке стоит вызвать мастера, а в гарантийный период - обратиться к представителю производителя. Самодельный солнечный водонагреватель придётся ремонтировать своими силами, но найти поломку и устранить её в изделии собственного изготовления гораздо проще, чем в заводском. Опыт мастеров по ремонту коллекторов подсказывает, что сначала нужно проверить состояние клапанов, датчиков, накопительного бака и насоса, т. к. они менее надёжны, чем сама гелиоустановка.

В системах ГВС с гелиоколлектором чаще всего выходят из строя клапаны и датчики

Видео: инструкция по сборке солнечного коллектора из алюминиевых банок

Владельцы солнечных коллекторов уверены: стоит однажды оценить возможности этого устройства, и без него уже будет просто невозможно обойтись. Теперь и вы можете обеспечить дом или дачу дешёвым и безопасным теплом.

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.

Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

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

Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

В качестве бака можно использовать:

неработающие электрические бойлеры
различные баллоны для газов
бочки для пищевого использования

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

На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце. Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений. Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.

Сфера использования

Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

Как нагреть воду на даче. Солнечный коллектор своими руками

К достоинствам системы можно отнести:

Недостатками такой системы являются:

высокая цена при покупке заводского оборудования;
коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

Солнечный коллектор нагреватель воды своими руками Часть 1

Разновидности солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:

низкотемпературные - работают при 50 градусах;
среднетемпературные - температурный диапазон 80−90 градусов;
высокотемпературные - способны доводить теплоноситель до состояния кипения.

Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.

Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:

вакуумные устройства;
плоские водонагреватели;
гелиоконцентраторы.

Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.

Во внутренней трубке находится медный контур, в котором циркулирует теплоноситель - низкокипящий фреон, нагревающий конструкцию вакуумного гелиоколлектора. Процесс нагревания реализуется благодаря испарению технологической жидкости и передачи тепла рабочей жидкости, которая находится в главном контуре. Как правило, для этих целей используется антифриз.

Солнечный коллектор своими руками

Такая система может обеспечить работу при температуре до 50 градусов. Самостоятельно построить эту конструкцию достаточно сложно. В связи с этим самодельных устройств подобного типа существует очень мало.

Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.

Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала. Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры. Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.

Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.

Солнечный коллектор своими руками - обзор, обвязка.

Устройство и принцип действия

Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева - абсорбер. Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении. Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.

Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами , а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.

Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

Принцип работы следующий:

Современные технологии позволяют использовать нагретый теплоноситель даже после того, как солнце скроется за тучами. Происходит это благодаря постоянному движению теплоносителя и наличию теплоаккумулирующей ёмкости.

Самостоятельное производство из подручных средств

Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов. Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок. Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.

Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева. Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель. Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.

С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора. Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус. Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.

Использование старого радиатора - ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины. Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время. Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.

Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.

Особенности установки

Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня. Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.

Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий. Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.

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:

Нужно демонтировать конденсатор, хорошенько промыть, очистить от фреона, и измерить.
После того как проделали необходимые замеры, следует приступить к изготовлению деревянной рамы, то есть корпус. Для этого используют деревянные брусья.
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.
Теперь, вооружившись скотчем, следует обклеить все щелинки по всему периметру корпуса.
Затем необходимо прибить дополнительные брусья с тыльной стороны устройства. Это делают для того, чтобы теплообменник был закреплен прочно.
Теперь в каркасе делают небольшие отверстия для отвода труб.
На нижней стороне рамки нужно вмонтировать несколько шурупов, чтобы стекло держалось надежно и не сползало.
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.