Солнечный коллектор своими руками: делаем солнечный коллектор для нагрева воды и для отопления

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов для нагрева воды

В летний период солнечные коллекторы способны полностью обеспечить дом горячей водой. В межсезонье такая альтернативная системы отопления способна уменьшить нагрузку на газовый котел, что позволит снизить потребление газа, сократив при этом финансовые затраты.

Коллектор выступает в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, благодаря чему можно снизить зависимость от газа. В летний период для получения горячей воды не понадобятся финансовые затраты.

Солнечный коллектор в летний период может обеспечить дом теплой водой

На монтаж солнечного коллектора не требуется получения разрешения. При выборе оборудования следует подробно изучить всю имеющуюся информацию и проконсультироваться со знающим продавцом. Установку системы необходимо доверить специалисту или выполнить самостоятельно при наличии определенных навыков и умений в области сантехники. Период эксплуатации системы в среднем составляет около 15 лет. В течение этого времени можно использовать бесплатное солнечное тепло для собственных нужд.

К недостаткам такой системы относятся большие финансовые затраты, которые необходимо будет понести при покупке солнечных коллекторов. Средняя стоимость одного элемента составляет 500-1000 $. Система, состоящая из двух коллекторов и собранная под ключ, обойдется в пределах 2300-3000 $.

Интенсивность солнечной энергии отличается в разный период года, поэтому солнечные коллекторы не могут использоваться как единственный источник тепла. Для работы системы понадобится накопительная емкость, покупка которой повлечет увеличение затрат на обустройство системы нагрева воды от солнца.

Что это и зачем устанавливать

Солнечный коллектор — это приспособление, которое преобразует солнечную энергию в тепло. С помощью воздушной гелиоустановки можно бесплатно нагревать различные помещения: жилые дома, склады и гаражи. Другой вариант — смастерить солнечный водный коллектор из профнастила, который подойдет для подогрева воды в квартире. Если же на участке есть бассейн, мастера советуют собрать нагревающее устройство из ПНД трубы.

Основные преимущества:

• низкая стоимость. Коллектор, работающий за счет солнечных лучей и движения воздуха, можно изготовить из подручных стройматериалов, найденных в гараже;
• простая сборка. Существуют разные модели солнечных коллекторов, но общий принцип работы схожий. Конструкцию сможет собрать даже новичок, только начавший интересоваться строительством и альтернативной энергетикой;
• высокая эффективность. Технические характеристики для разных конструкций могут отличаться, но в среднем эффективность достигает 45-75%;
• надежность. Детали солнечного коллектора находятся в статичном положении, поэтому риск поломок и изнашивания элементов минимален.

Чтобы гелиоустановка работала максимально эффективно, следует заранее подобрать оптимальное место для ее размещения. Обычно коллектор ставят на солнечной стороне у стены здания или на крыше.

5 Вакуумный коллектор – реально ли изготовить самостоятельно?

Вакуумный коллектор – это достаточно сложное устройство. В нем процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию происходит в специальных трубках из стекла, из которых полностью откачивается воздух. В каждом стеклянном абсорбере, кроме того, предусмотрен тепловой канал. Его функцию выполняет патрубок, сделанный из меди. Именно в нем и находится теплоноситель. Соединение трубок осуществляется при помощи специальных элементов.

Особая конструкция вакуумных гелиосистем обуславливает их высокую эффективность. В подобных коллекторах почти нет потерь тепла. Поэтому они могут применяться для автономного отопления жилых строений в зимнее время, когда интенсивность солнечного света минимальная. Самодельные вакуумные системы встречаются крайне редко. Чтобы изготовить их в домашних условиях, нужно обладать специальными знаниями и умениями. Если мы хотим обзавестись вакуумным коллектором, остается один выход – приобретение готового комплекта оборудования. Собрать и установить заводской набор можно и своими руками. Схема работ будет такой:

1. Устанавливаем на выбранном участке крыши раму вакуумного коллектора. Крепление выполняем строго по инструкции производителя системы, используя рекомендованные крепежные элементы. Например, на бетонных кровлях фиксация рамы осуществляется анкерами, на шиферных – толстыми шурупами. Заполняем герметиком места, где конструкция прикрепляется к крыше.
2. Поднимаем на кровлю накопительную емкость. Если она имеет большую массу, используем трос. Прикрепляем резервуар к раме.
3. Подключаем все имеющиеся в комплекте дополнительные элементы (автоматизированные воздуховоды, электронагреватели – ТЭНы, датчики температуры и так далее).
4. Подводим к системе водопроводные трубы. Желательно использовать полипропиленовые изделия. Они не боятся низких температур воздуха на улице и способны выдерживать нагрев изнутри до 95 °С.
5. Заполняем теплоносителем бак-накопитель.
6. Проверяем систему на отсутствие протечек.
7. Монтируем в раму вакуумные трубки. Эта часть операции затруднений не вызывает. Все трубки оснащены специальными резиновыми прокладками и фиксаторами.

Завершающие этапы работ – подключение к гелиоконструкции блока управления, подвод электричества и подсоединение контроллера. Последний позволяет настраивать работу коллектора из дома.

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Для изготовления основных элементов коллектора необходимо приобрести:

• резервуар для хранения емкостью до 200 литров;
• утеплитель на основе минеральной ваты или пенополистирола с подходящим клеем для монтажа;
• листы сотового поликарбоната толщиной до 8 мм, чтобы можно было залить в соты до 80 литров воды на квадратный метр;
• полипропиленовые трубы диаметром 32 мм с резьбой на обоих концах и соответствующими углами соединения с резьбой;
• водонепроницаемый герметик;
• алюминиевый лист и уголки в качестве основы можно заменить металлическими фанерными и деревянными уголками.
• заглушки;
• термостойкая аэрозольная краска черного цвета для окраски поликарбоната;

На первом этапе изготовления коллектора из полипропиленовых труб делаются продольные надрезы длиной, равной ширине устройства. Заготовки из поликарбоната солнечного водосборника укладывают в пазы, предварительно обработав их участки наждачной бумагой. Стыки между трубами и поликарбонатом заделываются герметиком, который наносится на поверхность специальным пистолетом

Важно, чтобы в герметике не было силикона: при постоянном контакте с водой он быстро разрушается. Верхняя панель из поликарбоната также крепится к герметику и после высыхания окрашивается черной краской для более интенсивного поглощения солнечной энергии

Корпус коллектора изготовлен из фанеры или алюминиевого листа, установленного на раме, состоящей из уголков. При этом следите за тем, чтобы размеры верхней и нижней поверхностей устройства полностью совпадали. Готовая панель закрепляется на корпусе, полипропиленовые трубы закрываются заглушками и привариваются к металлическим уголкам, через которые коллектор будет соединен с накопительной емкостью. На завершающем этапе сборки задняя поверхность коллектора утепляется, чтобы уменьшить теплопотери.

3 простые конструкции коллекторов для нагрева воды от солнца

Черная пленка является единственной, из чего состоит 1-пленочный примитивный коллектор, то есть на пленку наливается вода и очевидно, что во время солнца это вода нагреется. Её можно купить на базаре в любом городе. Мастер приобрел три квадратных метра за 15 гривен. Стоимость коллектора выходит 15 евро цент за квадратный метр.

Но имеет смысл добавить еще одну — прозрачную пленку, которая покроет поверхность нагреваемой воды. Температура нагрева радикально увеличивается, поскольку вторая пленка останавливает испарение воды. Её продают на любом базаре для теплиц и из-за этого второго слоя стоимость коллектора увеличивается до 35 евро центов за квадратный метр.

Но есть еще и 3 пленочный вариант и дополнительная пленка тоже является прозрачной, она увеличит стоимость коллектора до 55 евро центов за квадратный метр.
Функция 3 пленки, как и у стекла заводского плоского коллектора, то есть между стеклом и черным абсорбером формируется слой воздуха толщиной несколько сантиметров, воздух является теплоизолятором.

Сколько пленок нужно для хорошего нагрева воды?

Экспериментальные измерения дали неожиданные результаты, поскольку оказалось что в нашем случае результат применения третьей пленки не является таким эффективным, как в случае заводского плоского коллектора — температура нагрева воды увеличивается, но всего лишь на несколько градусов. Причем наша тройка коллекторов может иметь разные конструкции. К примеру 2 пленочная — прозрачная полиэтиленовая пленка, продается на базарах в виде рукава. Вода заливается внутрь рукава, а роль нижней черной пленки выполняют черная поверхность крыши многоэтажки.
Аналогичное исследование, но с рукавом из не прозрачной, а черной пленки. Если вторая пленка черная, вариант предпочтительнее только при условии хорошей циркуляция воды через систему. Коллектор нагрел 100 литров воды до 66 градусов. Можно заметить несколько усложнений конструкции, в том числе лист пенополистирола толщинoй 3 сантиметра. но эксперименты показали, что теплоизоляция под коллектором увеличит температуру нагрева, но не радикально.

Эксперимент в августе с нагревом воды при температуре воздуха в тени 35 градусов показал, что пленочный коллектор на хорошей теплоизоляции нагрел воду до 63 градусов и в тот же самый момент другой коллектор нагрел воду до 57 градусов, хотя под ним теплоизоляции нет и его первая пленка лежит прямо на земле.

Дополнительные функции кустарного садового коллектора

Также интересно обратить внимание, что однопленочный коллектор во время дождя выполняет функцию сбора дождевой воды что для некоторых домов и местности может оказаться актуальным. кроме этого, 1 пленочные и 2 пленочные коллекторе ночью могут выполнять функцию градирни, то есть они отбирают тепло из воды, используемой для систем охлаждения

Можно использовать в режиме, когда днем через них циркулирует вода, которую нужно нагревать. а ночью коллектор охлаждает воду баков. днем вода из них используется для отбора тепла. в результате чего она нагревается. и поэтому следующей ночью ее нужно опять охлаждать коллекторами.

Интересно заметить, что высота воды в коллекторах может превышать несколько сантиметров. они являются одновременно и солнечным коллекторам и баком для горячей воды. То есть они работают как хорошо известная черная бочка на летнем душе.

Но очевидно, что после исчезновения солнца вода в коллекторе охлаждается. Для этого случая может оказаться интересным коллектор с тремя слоями пленки, вода в котором охлаждается медленно.

На фото. Стоимость заводских тепловых коллекторов в тысячу раз дороже представленных самодельных.

Варианты конструкций

Известны два вида солнечных нагревателей, осуществляющих нагрев с помощью парникового эффекта:

1. Пассивные – обеспечивают естественную циркуляцию воздуха по каналам.
2. Активные – осуществляют перенос рабочей среды принудительно.

Конструкции систем обогрева на основе солнечных коллекторов также различаются по принципу подачи воздуха. Когда воздушная масса захватывается снаружи, после чего подогревается и уходит в помещения, это называется вентиляционной системой.

Если же прохладный воздух, нуждающийся в подогреве, берётся внутри комнаты, а после прогрева в коллекторе возвращается, то это рециркуляционный вариант.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

1

Особенности солнечного коллектора

Современные аппараты используются как дополнительное оборудование для отопления, которое перерабатывает солнечный свет в топливо для помещения. Но оно гарантирует хозяевам качественный обогрев воды и отопление лишь для жителей южных территорий, где большую часть года тепло. И это только в том в случае, если коллекторы имеют довольно большие размеры и поставлены на незатемненных дворах. Вне зависимости от видов агрегаты работают по одному общему принципу.

Каждая гелиосистема — это система контуров с поочередным месторасположением приборов, вырабатывающих тепло и передающих его в помещение. Ведущими рабочими органами считаются солнечные батареи на фотоэлементах.

Солнечные коллекторы лишь помогают в выработке дополнительного тепла. Всецело переводить отопление дома на такой вид небезопасно по причине невозможности предугадать точный прогноз и количество дней с безоблачной погодой.

Коллекторы представлены как система труб, объединенных поочередно с выходной и входной магистралями или же имеющих вид змеи. По соединениям протекает вода (если устройство работает от воды), смешанная с антифризом. Циркуляцию обеспечивают физические особенности жидкости: испарительные процессы, изменение давления и прочие.

Сбор и обработка энергии солнца выполняется с помощью абсорберов. Это или сплошная пластина из железа с матовой внешней поверхностью, или система нескольких пластинок, которые соединены с трубами.

Для конструирования верхней части корпуса и крышки применяются расходники со способностью принимать лучи. Довольно популярными материалами профессионалы называют оргстекло, аналогичные полимеры, жаропрочное стекло.

Стоит отметить, что полимеры недостаточно стойко выдерживают воздействие ультрафиолета. Что касается пластика, то он способен деформироваться от повышенной температуры, а это нередко приводит к разгерметизации аппарата. Вследствие этого внедрение аналогичных расходников для оборудования корпуса коллектора следует исключить.

Воду как теплоноситель хозяева могут использовать лишь только в системах, специализированных для подачи дополнительного тепла в осень и весну. В том случае, если владелец собирается использовать систему на протяжении всего года, то в самую первую осень следует долить до воды необходимое количество антифриза.

Если солнечный коллектор планируется для подогрева маленького строения, не зависимого от централизованной системы отопления жилого дома, то следует построить самую примитивную конструкцию с одним контуром и прибором для нагрева в начале магистрали. Схема настолько проста, что ее не нужно обеспечивать насосами. Но максимально ее использовать можно только в летний период.

При подключении коллектора в двухконтурную конструкцию все обстоит гораздо труднее, но и количество подходящих для использования дней значительно увеличено. Устройство начинает работать сразу же с одного контура. Основная нагрузка приходится на ведущую магистраль, которая работает от электричества или топлива.

Независимо от производителей энергии и числа ясных дней, любой солнечный аппарат пользуется большим спросом среди владельцев частных домов и дач. Они очень популярны среди людей, которые заботятся о природе и стараются окружать себя экологически чистыми предметами, без загрязнений и вредных выбросов.

Рекомендуем

Солнечный коллектор – обеспечим дом бесплатной горячей водойСолнечный коллектор – обеспечим дом бесплатной горячей водойУкладка паркета – самостоятельный монтаж шикарного напольного покрытия

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Для изготовления основных элементов коллектора необходимо приобрести:

• резервуар для хранения емкостью до 200 литров;
• утеплитель на основе минеральной ваты или пенополистирола с подходящим клеем для монтажа;
• листы сотового поликарбоната толщиной до 8 мм, чтобы можно было залить в соты до 80 литров воды на квадратный метр;
• полипропиленовые трубы диаметром 32 мм с резьбой на обоих концах и соответствующими углами соединения с резьбой;
• водонепроницаемый герметик;
• алюминиевый лист и уголки в качестве основы можно заменить металлическими фанерными и деревянными уголками.
• заглушки;
• термостойкая аэрозольная краска черного цвета для окраски поликарбоната;

На первом этапе изготовления коллектора из полипропиленовых труб делаются продольные надрезы длиной, равной ширине устройства. Заготовки из поликарбоната солнечного водосборника укладывают в пазы, предварительно обработав их участки наждачной бумагой. Стыки между трубами и поликарбонатом заделываются герметиком, который наносится на поверхность специальным пистолетом

Важно, чтобы в герметике не было силикона: при постоянном контакте с водой он быстро разрушается. Верхняя панель из поликарбоната также крепится к герметику и после высыхания окрашивается черной краской для более интенсивного поглощения солнечной энергии

Корпус коллектора изготовлен из фанеры или алюминиевого листа, установленного на раме, состоящей из уголков. При этом следите за тем, чтобы размеры верхней и нижней поверхностей устройства полностью совпадали. Готовая панель закрепляется на корпусе, полипропиленовые трубы закрываются заглушками и привариваются к металлическим уголкам, через которые коллектор будет соединен с накопительной емкостью. На завершающем этапе сборки задняя поверхность коллектора утепляется, чтобы уменьшить теплопотери.

Схема работы

На чердаке дома или другого здания, где требуется горячая вода, необходимо установить накопительный бак объемом около 160 литров, который должен быть абсолютно утеплен. Теперь необходимо подключить к резервуару систему отвода нагретой воды. Для этого необязательно создавать дополнительное давление — все происходит самотеком, а для холодной воды необходимо установить насос, который будет ее подавать из колодца или колодца.

именно для этого патрубок подачи горячей воды закрепляют немного выше середины гидроаккумулятора, чтобы горячая вода скапливалась в его верхней части.

Если по какой-то причине горячей воды больше не хватает, можно увеличить количество. Достаточно просто установить другой коллектор с другой стороны крыши. По мнению тех, кто уже пользуется такими установками, это недорогие, экологически чистые и энергонезависимые системы, которые полностью окупаются за 3-4 года, а поскольку они могут работать не менее 10 лет, преимущества такой конструкции очевидны.

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.

Устройство и виды

Условно данные системы можно классифицировать на два вида:

• жидкостные (о которых мы говорим в данном материале);
• воздушные солнечные коллекторы, в которых используется не жидкость, а нагретый воздух.

Также они разделяются по КПД, ведь обеспечивают различную теплоотдачу. Это зависит от материалов, используемых для изготовления батареи, ее площади. Оптимальным местом расположения абсорбера является крыша:

• попадает максимальное количество солнечного света,
• имеет большую площадь,
• установленная на крыше батарея не занимает полезное пространство, никому не мешает.

Воздушный солнечный коллектор

Конструкция солнечного коллектора может быть нескольких видов, основные:

• вакуумный отопительный коллектор, имеющий самую сложную конструкцию. Вакуумные солнечные коллекторы отлично подходят для обогрева помещений, нагрева воды в любое время года, они полностью обеспечат небольшой дом, коттедж;
• плоский солнечный коллектор может быть жидкостным и вакуумным. Это наиболее распространенный тип поскольку достаточно прост в монтаже, при этом эффективен, может обеспечивать дом необходимым количеством тепла для обогрева помещений, водой для хозяйственных нужд;
• термосифонный — в качестве абсорбера используются стеклянные или металлические трубки;
• трубчатый — самый простой тип, изготовить который можно для дачи, достаточно примитивный, не подходит для использования в зимнее время.

Нас интересует конструкция, которая обеспечивает наличие горячей воды и отопления в доме в любое время года, остановимся на двух оптимальных вариантах, рассмотрим устройство вакуумного солнечного коллектора и плоского.

Плоский коллектор

Это наиболее распространенный вид коллектора, который можно изготовить самостоятельно. Хорошо подходит для использования в теплое время года для подогрева воды, зимой коэффициент полезного действия снижается.

Особенность конструкции состоит в следующем:

• корпус имеет плоскую прямоугольную или квадратную форму, выполнен из металла или другого материала, имеющего высокий показатель теплопроводности, покрыт черной краской;
• внутри располагают пластину, в которой уложен змеевик из медной трубки небольшого сечения;
• по трубкам циркулирует теплоноситель: вода, пропилен-гликоль, антифриз, другие подходящие жидкости;
• также внутри корпуса укладывают теплоизоляционный материал, который минимизирует потери тепла;
• собирая коллектор такого типа, нужно запастись листом поликарбоната или стекла, который будет служить крышкой и выполнять две функции: препятствовать проникновению мусора, осадков, усиливать подогрев.

Составная часть плоского солнечного коллектора

Вакуумный коллектор

Для водяного отопления можно использовать солнечные коллекторы вакуумного типа. Благодаря конструкционным особенностям они являются более мощными: способны вырабатывать тепловую энергию, которой хватит на подогрев воды и отопление помещений.

Особенности конструкции:

• минимизировать потери позволяют трубки, которые помещаются в колбах с выкачанным воздухом;
• сверху трубки покрыты абсорбционным материалом, поглощающим световую энергию, внутри — наполнены антифризом (хладагентом);
• концы трубок соединены с трубой, по которой проходит теплоноситель;
• при нагреве антифриз закипает, преобразуется в пар, который, в свою очередь, поднимается вверх и нагревает теплоноситель;
• у данной конструкции есть недостаток: если хоть одна трубка выйдет из строя, ремонт становится довольно проблематичным, так как они соединены последовательно. Придется производить замену всех «внутренностей».

Воздушная солнечная система из вакуумных трубок

Такой воздушный солнечный коллектор для отопления будет более эффективен и пригоден для того, чтобы поддерживать температуру в системе в любой сезон. Хотя в холодное время КПД работающего коллектора может незначительно снижаться из-за короткого светового дня и малой световой активности.

Совет по уходу! Обратите внимание на внутреннюю поверхность накопительного бака для воды, она со временем покрывается накипью, нужна очистка. Периодичность зависит от качества воды в местности