Сборка солнечного коллектора для отопления своими руками

Каждый день солнце поставляет человеку неограниченный энергетический потенциал. При этом он будет доступен для человечества еще на протяжении многих лет. Это толкает человека придумывать и воплощать в реальность новые устройства, способные трансформировать солнечное излучение в полезную для человека энергию. Последняя может и электрическую лампочку питать, а может обогревать помещение.

Что такое солнечный коллектор?

По своей сути, это климатическое оборудование, которое используется для производства горячей воды с ее последующим использованием в водопроводе и отопительной системе. Принцип функционирования такой системы заключается в изменении плотности воды во время ее нагревания, за счет чего происходит выталкивание горячей жидкости наверх.              

Главное отличие таких систем заключается в том, что используются для нагрева природные ресурсы, в частности, солнечная энергия, которая абсолютно бесплатна. А правильно сконструированный солнечный коллектор позволяет извлекать эту энергию даже в морозный день или при пасмурной погоде. Поэтому применение такого устройства возможно не только летом, но даже осенью и зимой.                                                                               

Устройство солнечного коллектора

Конструкция полной системы солнечного коллектора обязательно включает несколько основных элементов — это:

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

  • две штанги с нарезанной резьбой;
  • пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
  • пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
  • 2 заглушки.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Плоские коллекторы

Конструкция плоского коллектора предполагает наличие абсорбера, корпуса, прозрачного покрытия и теплоизоляции. Для прозрачного покрытия чаще всего используют безосколочное стекло, обладающее высоким коэффициентом пропуска коротковолновых солнечных лучей. Одновременно с этим снижается отражение с поверхности стеклянного слоя. Ко всему прозрачное покрытие коллектора способствует отводу тепла через процесс конвекцию.

Типичный плоский коллектор

Таким образом, прозрачное покрытие вместе с корпусом способно защитить абсорбер от неблагоприятных погодных и природных условий. Достаточно часто в производстве корпусов применяют оцинкованную сталь или алюминий, а в некоторых случаях – даже синтетические материалы. За счет наличия на обратной стороне и стенках абсорбера теплоизоляционного слоя существенно сокращаются потери тепла. В основном роль изоляционного материала играет минеральная вата или пена из полиуретана, изредка можно встретить минеральное волокно, куда относят стеклопластик, стекловату, стекловолокно и т.д.

Плоские коллекторы

Плоские солнечные коллекторы для отопления дома всегда отличались прекрасными показателями соотношения мощности и цены. Кроме этого, они предлагают большой выбор способа установки, ведь можно заказать себе отдельно стоящие коллекторы, можно встроенные в крышу, а можно и расположенные над кровлей.

Читайте также:  Бизнес-идея: производство печей для бань

Для сокращения потерь от процесса конвекции внутри корпуса коллектора используется множество способов, один из которых предполагает откачку теплого воздуха из коллектора в помещение. Такой коллектор называется вакуумным, и особенностью его является то, что процедуру вакуумирования он должен проходить регулярно каждые 1-3 года.

Типы солнечных коллекторов

Выше мы кратко описали принцип действия двухконтурного коллектора: по одному контуру течет теплоноситель, по второму – вода. Это устройство может быть и одноконтурным. В нем теплоносителем служит только вода, которая впоследствии и расходуется. Одноконтурный коллектор непригоден для использования зимой, так как вода будет замерзать и разрывать трубки.

Типы солнечных коллекторов

Помимо деления коллекторов на одно- и двухконтурные, существуют и другие общепринятые классификации. Так, солнечные коллекторы подразделяют по принципу работы на:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные;
  • концентраторы.
Типы солнечных коллекторов

Рассмотрим их устройство и принцип действия подробнее.

Плоский солнечный коллектор

Типы солнечных коллекторов

Это несложное устройство напоминает сендвич со следующими слоями:

  • алюминиевая рама с крепежом;
  • теплоизоляция;
  • поглощающая поверхность-абсорбент;
  • медные трубки;
  • защитное стекло.
Типы солнечных коллекторов

Пластина-абсорбер выкрашена в черный цвет и обеспечивает максимальное поглощение солнечной радиации, а специальное закаленное стекло, закрывающее всю конструкцию, минимизирует потери энергии, создавая эффект парника и прогревая абсорбирующий слой.

Плоские солнечные коллекторы отличаются простой конструкцией, надежны, но имеют невысокий КПД.

Типы солнечных коллекторов

Вакуумный солнечный коллектор

Солнечные коллекторы на основе вакуумных трубок имеют другой принцип работы.

Типы солнечных коллекторов

В отличие от коллекторов плоского типа, тепло в вакуумных коллекторах аккумулируют герметично запаянные трубки и теплосборник. Стеклянная поверхность трубок со специальным напылением эффективно поглощает солнечную энергию, которая нагревает теплоноситель внутри трубок. Вакуум предотвращает тепловые потери, работая как изолятор. Через теплосборник циркулирующая жидкость поступает в бак-накопитель для нагрева воды и затем возвращается обратно в систему вакуумных трубок.

Вакуумные элементы позволяют обеспечить в коллекторах этого типа более высокий КПД по сравнению с плоскими аналогами.

Типы солнечных коллекторов

Воздушный солнечный коллектор

Коллекторы этого типа не обладают высокой эффективностью, так как воздух имеет более низкую теплоемкость. Зато их можно использовать круглый год, так как воздух не способен замерзать зимой.

Типы солнечных коллекторов

Конструкция воздушного коллектора проще и отличается высокой надежностью. Коллекторами воздушного типа можно обогревать как жилые дома, так и производственные помещения, овощехранилища, склады, гаражи, подвалы.

Устройство и принцип работы воздушного коллектора мало отличаются от плоских аналогов: систему медных трубок с циркулирующим по ним теплоносителем заменяет панель-теплоприемник с ребрами.

Типы солнечных коллекторов

Устройство панели похоже на сотовый поликарбонат. Между ребрами панели проходит воздух и в процессе нагревается. Нагретый воздух подается в помещение, отдает свое тепло и возвращается обратно в коллектор. Панели изготавливают из материалов с высокой теплопроводностью – меди, алюминия, стали.

В условиях российской климатической зоны с морозными зимами воздушный коллектор не обогреет дом полностью, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла может существенно сэкономить затраты на отопление.

Типы солнечных коллекторов

Изготовления солнечного коллектора

Как сделать отопление дома солнечными батареями – теория и практикаДля создания коллектора потребуются такие материалы:

  • змеевик от старого или неисправного холодильника;
  • рейки для сборки каркаса;
  • фольга, обычное стекло;
  • резиновый коврик;
  • емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

При сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

  1. На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
  2. Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
  3. Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Читайте также:  Как сделать камин из кирпича своими руками?

Создание солнечного коллектора своими руками

Для создания плоского поглотителя солнечного тепла потребуется достаточно сложный расчет необходимой площади теплообменника, объема емкости и длины контура. Самостоятельный расчет требует соответствующих знаний, опыта и исходных данных. Для упрощения задачи вам будет представлено три основных типоразмера гелиосистемы:

  • объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.

Инструкция по самостоятельной сборке.

Короб

Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.

Теплообменник

Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.

Приклеить утеплитель по всей площади короба.

Сборка

Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.

Изготовление аккумулятора тепла

Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.

Утепление

Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.

Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».

Монтаж

Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.

Запуск системы

Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.

Собираем систему

После того как основные элементы будут готовы, необходимо их правильно разместить и соединить между собой. Солнечные коллекторы для отопления дома предполагают, что сначала будет установлена аванкамера и накопительный бак. В каждой необходимо правильно соблюсти соотношение уровней. В аванкамере поверхность воды должна быть на 80 см выше, чем в накопительном баке. Разрабатывая отопление дома солнечными коллекторами зимой, необходимо помнить, что располагать внешние элементы лучше на крыше, с ее южной стороны, под углом 40-45 градусов. Между радиатором и накопительным баком должно соблюдаться определенное расстояние – не меньше 70 см.

На что следует обратить внимание

Любые гелиоустановки характеризуются номинальной мощностью, которая обозначается в киловаттах. Это количество энергии, которое вырабатывается при ярком солнце в зените. Это означает, что эффективность системы будет снижаться утром и вечером. Ночью, скорее всего, можно будет использовать горячую воду только из бойлера, где вода копилась на протяжении целого дня.

Выбирая модель коллектора, обратите внимание на то, можно ли его использовать в зимний период. И на то, какая мощность должна быть у системы, к которой коллектор подключается. Установка коллекторов обычно осуществляется на крышу или на каркас, который монтируется отдельно.

Выводы и полезное видео по теме

Тематические видеоролики помогут вам лучше представить устройство домашних солнечных станций и раскроют некоторые секреты монтажа оборудования.

Видео #1. Доступно изложенная техническая информация о солнечных батареях и контроллерах заряда:

Видео #2. Полезный опыт использования солнечных батарей в Подмосковье:

Видео #3. Пример успешно работающей солнечной станции, полностью собранной самостоятельно, обеспечивающей и ГВС, и отопление дома:

Как видите, отопительная система на солнечных батареях – вполне реальное явление, которое вы можете самостоятельно воплотить в жизнь. Сфера альтернативных способов получения энергии развивается постоянно, возможно, завтра вы услышите о новом открытии.

Приглашаем активно комментировать материал. Высказать свое отношение к “зеленой энергетике”, поделиться опытом в устройстве системы из солнечных батарей, сообщить только вам известные тонкости вы сможете в блоке, расположенном ниже.

Альтернативная энергетика

На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных гелиоустановок. Отдельные модели имеют существенные конструктивные различия, которые, впрочем, никоим образом не влияют на принцип работы. То есть, основная цель их применения – сбор и превращение солнечной энергии в тепловую. При этом установки показывают на самом деле высокую эффективность работы. В частности, в полдень при максимальном поглощении коллектором солнечной энергии он способен выдавать до 1500 кВт. Особенно радует то, что отопление загородного дома солнечными коллекторами показывает вполне приемлемый уровень работы даже в относительно пасмурный день.

Альтернативная энергетика

Альтернативная энергетика

Принцип работы солнечного коллектора

Альтернативная энергетика

Работает система, основываясь исключительно на отдельных законах физики. В частности – солнечные лучи, попадая на специальную поверхность коллектора, преобразовываются в тепловую энергию, которая накапливается в системе. Многие сомневаются что система, КПД которой составляет приблизительно 60-65%, способна составить на самом деле должную конкуренцию более мощным отопительным системам. Но они не правы. Да, в коллекторе, в аккумуляторе и в трубах происходит частичная потеря энергии – но, тем не менее, она весьма незначительна. С другой стороны, как говорят отзывы, даже такой «невысокий» КПД вполне способен помочь создать максимально комфортные условия в помещении.

Альтернативная энергетика

Такое простое устройство помогает выполнить примерно 50% работы обычной отопительной системы. То есть, установка гелиоколлектора и дополнение его каминами, работающими на твердом топливе (преимущественно это дрова) полностью решает проблему отопления отдельного дома. Для более продуктивной работы установку следует дополнить насосом. Однако его ресурсопотребление в среднем не превышает 400 кВт/часов в год.

Альтернативная энергетика

Солнечные коллекторы получили широко распространение во многих странах мира Дата: 25 сентября 2021

Альтернативная энергетика