Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция

Воздушный солнечный коллектор, сделанный своими руками

Воздушные коллекторы любой конструкции использовать как основное отопление не удастся: слишком низкая эффективность. А все потому, что теплоемкость воздуха во много раз меньше, чем воды. Но в качестве дополнительного источника тепла для снижения расходов за отопление — это вполне возможно.

Этот воздушный коллектор занимает всю южную стену. Благо, выходит она на задний двор и ничем не затенена. Скажем сразу: получилось неплохо по эффективности. При дневной температуре +2oC на выходе воздух был +65oC.

Итак, очищаем, ровняем, на всю поверхность стены прикрепляем черную плотную пленку (от 100 до 200 мк). Для лучшего эффекта можно под пленку теплоизоляцию набить, так будет нагрев еще более значительным. Но без изоляции стена будет служить теплоаккумулятором, так что можно и так.

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкцияКак сделать воздушный коллектор для отопления (для увеличения размера кликните по фото)

Вверху справа и слева делаем два отверстия, через которые будет происходить обмен воздуха. По контуру каждого из них набиваем бруски. Бруски (20*40 мм) крепим и по периметру стены, и на расстоянии примерно 80 см снизу и сверху поперек стены. По опыту эксплуатации можно уже сказать, что лучше поперечные промежуточные бруски не делать сплошными, а оставлять зазоры в 15-20 см. Получится своеобразный лабиринт. К нижним и верхним брускам крепим заглушки для выбранного профиля профнастила.

Теперь на собранную раму устанавливаем гофрированные листы, окрашенные в черный цвет. Цвет может стать проблемой — нет у нас в продаже такого. Но выйти из положения можно, покрасив поверхность черной термостойкой краской.

Для крепления листов профнастила и одновременно, для устройства лабиринта нужно в местах стыка листов прибивать вертикальные планки. Только они не должны доходить до поперечных перекладин. Так будет воздух свободнее двигаться и эффективность его нагрева повысится.

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкцияЭто уже почти финал

Закрепив листы профнастила, все стыки хорошо нужно загерметизировать. С боков  заложить кусками пенополистирола, плотно забить щели чем-то, все это замазать герметиком. Тоже проделать внизу и вверху. С местами стыка листов все чуть проще: заполняем герметиком. Черный герметик, больше подходит по цвету, но это жаростойкий, дорогой. А те, что дешевле — красного цвета. Наверное, можно все залить силиконом, но в данном случае использован черный.

Теперь поверх профнастила набиваем каркас для стекла. Чем больше будет лист стекла, тем большую его толщину нужно брать. Это не очень хорошо с финансовой точки зрения. К тому же светопропускание у толстого стекла меньше. Потому решетку собираем под не очень большие  фрагменты стекол. Слишком маленькие куски — это тоже нехорошо: много стыков. Много стыков — значит, через них может утекать тепло, и к тому же швы отнимают полезную площадь, через которую попадает в наш воздушный коллектор солнце. Чтобы бруски не портили картину, и также служили общему делу собирания тепла, их красим в черный цвет.

На готовую и высохшую решетку крепим стекла (можно использовать прозрачный пластик, но нужно смотреть чтобы он хорошо пропускал свет). Нормальная толщина стекла 3-5 мм. Все стыки заделываем силиконовым герметиком. Герметик распределить ровно не получилось, потому все заклеено еще и черным скотчем. Хотя, наверное, зря. Зато получилось красиво. Осталось только собрать воздуховод. Сложного тут ничего нет: приделываете гофро-рукав или собираете конструкцию из жести, к ней крепите вентилятор. В этом варианте был использован канальный, а крепить его пришлось при помощи кусков от старой велосипедной камеры. Вот и все, воздушный коллектор для отопления своими руками собран.

Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.

Устройство солнечного коллектора

Принцип работы солнечного коллектора основан на законах физики — лучи попадают в короб (замкнутое пространство), трансформируются в теплоэнергию и накапливаются. Конечно, в коллекторе и в трубах часть энергии теряется, но даже при КПД 60% солнечные коллекторы — достойная альтернатива традиционному отоплению. На севере Европы так обогревают половину частных домов, вторую половину добирают печным отоплением древесиной.

Популярные статьи  Набор инструментов для домашнего электрика

Составные части гидравлической системы солнечного коллектора:

  • Панель.
  • Аванкамера.
  • Накопительный бак.

Панель — это радиатор из труб в коробе с верхней стеклянной стенкой. Панель обычно устанавливают на крыше или в другом незатененном месте. Вода поступает в радиаторы, нагревается и перетекает в аванкамеру, где холодная жидкость замещается горячей. Таким образом сохраняется давление в системе. Горячий теплоноситель переходит в накопительный бак и распределяется по отопительной системе.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер предлагается сделать трубчатым, то есть состоящим из нескольких параллельных трубок, объединенных на входе и выходе распределительными гребенками.

В этом случае для изготовления данной части коллектора можно применить весьма доступный и удобный материал — алюминиевые банки для газированных напитков.

Для этой цели они подходят идеально, так как обладают целым рядом достоинств:

  1. Алюминий, как уже говорилось, обладает высокой теплопроводностью.
  2. Тонкую стенку банки легко можно разрезать обычным ножом.
  3. В подавляющем большинстве случаев банки для напитков имеют стандартизированный размер ( при объеме в 0,5 л — 168х66 мм).
  4. Ради удобства хранения и транспортировки банкам специально придают такую форму, чтобы они хорошо стыковались одна с другой (верхний край сужают до диаметра 59 мм, а днищу придают вогнутую форму).
  5. После употребления содержимого банку обычно выбрасывают в мусор, поэтому для будущего владельца коллектора этот материал является абсолютно бесплатным.

Иногда банки изготавливают из стали. Выявить такие емкости несложно, так как в отличие от алюминиевых, они притягиваются к магниту. Их следует отбраковывать.

Перед сборкой панели обязательно вымойте банки с применением моющего средства, иначе пропущенный через них воздух будет иметь неприятный запах.

Поликарбонат как главный материал

Для изготовления этого устройства наиболее подходящий материал — сотовый поликарбонат. Его использование связано не только со значительным снижением затрат, но и с основными характеристиками, полностью отвечающими требованиям, предъявляемым к этому случаю. При производстве солнечных коллекторов фабрики используют специальное стекло, а в случае самостоятельного изготовления достаточно будет запастись поликарбонатом.

В процессе выбора материала особое внимание следует уделить его прозрачности. Для создания коллектора следует использовать сотовый поликарбонат, основные характеристики которого — отличная светопропускание и высокие показатели прочности

Благодаря такой структуре материала значительно увеличится скорость нагрева воды, так как будет создан «парниковый эффект».

Как сделать коллектор своими руками?

Сделать воздушный солнечный коллектор не так сложно, как это может показаться. Вариантов его сооружения много, а одним из самых простых вы сами пользовались на даче. Речь идет о накопительной бочке из металла, которая выставляется на крышу и подключается к системе подачи горячей воды. Следует рассмотреть самые различные методы устройства коллекторов, которые можно выполнить своими руками для загородного дома.

Схема вакуумного солнечного коллектора.

Ставить подобную емкость надо только на южной стороне, где количество тепла будет максимальным. Сама кровля на месте установки должна быть покрыта при помощи металлического блестящего листа, чтобы усилить отражение. КПД подобного простейшего устройства отличается вполне подходящими значениями.

Зимой такая установка не столь полезна, так как тепло быстро теряется, а сама емкость просто не успевает прогреться до необходимого уровня. Поэтому использовать подобный вариант рекомендуется только в качестве вспомогательного, обеспечивающего подачу горячей воды в летнее время.

Сборка коллектора для нагрева воды своими руками может осуществляться из простейших материалов. Одним из таких является решетка от старого, уже не нужного холодильника, которая накрывается куском светопрозрачного материала. Чаще всего это стекло, но можно использовать и поликарбонат, который стоит намного дешевле, но качество его выше, он не столь подвержен механическим повреждениям, не бьется.

Для сборки коллектора необходимо приготовить:

  • стальные радиаторы (плоские) — две штуки;
  • коробки из стали;
  • кусок светопрозрачного материала;
  • фитинги, металлопластиковые трубы;
  • элементы крепежа на поверхности крыши (зависят от ее формы, обычно это металлические уголки, болты и шурупы для крепежа).

Радиаторы размещаются на крыше в стальных коробках, после чего конструкция просто прикрывается куском стекла. Ниже коллектора ставится накопительный бак для воды. Все трубки прокладываются с соблюдением уклона вниз, чтобы происходила естественная циркуляция. Объем бочки обычно достаточен на уровне до 160 литров. Все соединения производятся при помощи фитингов. Труба для горячей воды подводится сверху бака, внизу радиаторов делаются дренажные краны для слива воды в холодное время.

Коллектор с вентиляторами — практичное устройство

Схема системы солнечного обогрева с вентилятором.

Третий вариант, как сделать воздушный солнечный коллектор, несколько сложнее, но эффективность оборудования будет составлять около 50 процентов, то есть в качестве дополнительного устройства для нагрева воды это отличный вариант.

Для работы понадобятся такие материалы:

  • рама из дерева с фанерным днищем;
  • специальный материал, обладающий отличными теплоизоляционными свойствами. Можно взять любой утеплитель, но лучше всего с фольгированным слоем;
  • металлическая сетка;
  • два небольших вентилятора;
  • дефлектор;
  • поликарбонатный прозрачный лист.

При монтаже надо в днище высверлить два отверстия круглой формы для забора воздуха. Вверху делается два отверстия квадратной формы, по которым из коллектора будет отводиться горячий воздух. После этого на дно укладывается теплоизолятор, сетка из черного металла. В круглые отверстия надо встроить два вентилятора для забора воздуха, опорные планки для дефлектора крепятся к конструкции, после чего можно монтировать сам дефлектор. Это позволит правильно сформировать воздушный поток. Сверху крепится светопрозрачный поликарбонатный лист. Когда коллектор готов, его можно прикрепить к поверхности крыши.

Популярные статьи  Как подключить люстру своими руками: пошаговая инструкция

Такой агрегат обычно используют для обогрева помещения, получения горячей воды.

Вакуумный коллектор

Схема плоского солнечного коллектора.

Своими руками можно сделать и вакуумный коллектор для нагрева воды, но работа эта сложная, она требует определенного опыта, так как необходимо не только сделать вакуумную трубку, но и правильно впаять абсорбер. Все это требует специального оборудования и умения. Кроме того, при установке вакуумного оборудования необходимо соблюдать такие условия:

  • следует правильно выбрать место для установки, убрать все затеняющие факторы. Обязательно оборудование должно быть ориентировано в сторону юга;
  • движение теплоносителя в таком коллекторе возможно только снизу вверх, при этом необходимо избегать перегрева, так как установка может выйти из строя;
  • в каждом ряду должно быть не больше трех коллекторов.

Для монтажа своими руками требуются навыки профессионального слесаря. Поэтому подобный солнечный коллектор рекомендуется приобретать уже в готовом виде. А вот собрать его на месте и установить можно уже без особого труда по предлагающейся инструкции от производителя.

Схема трубчатого солнечного коллектора.

Классификация по температурным критериям

Существует достаточно большое количество критериев, по которым классифицируют те или иные конструкции гелиосистем. Однако для приборов которые можно сделать своими руками и использовать для горячего водоснабжения и отопления, наиболее рациональным будет разделение по виду теплоносителя.

Так, системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый вид чаще применим.

Кроме этого, часто используют классификацию по температуре, до которой могут нагреваться рабочие узлы коллектора:

  1. Низкотемпературные. Варианты, способные нагревать теплоноситель до 50ºС. Применяются для подогрева воды в емкостях для полива, в ванных и душевых в летнее время и для повышения комфортных условий в прохладные весенне-осенние вечера.
  2. Среднетемпературные. Обеспечивают температуру теплоносителя в 80ºС. Их можно использовать для обогрева помещений. Эти варианты наиболее подходят для обустройства частных домов.
  3. Высокотемпературные. Температура теплоносителя в таких установках может доходить до 200-300ºС. Используются в промышленных масштабах, устанавливаются для обогрева производственных цехов, коммерческих зданий и др.

Процесс изготовления их трудоемок, реализация требует специализированного оборудования. Самостоятельно сделать подобный вариант гелиосистемы практически невозможно.

Высокотемпературные солнечные батареи на фотоэлектрических преобразователях в домашних условиях сделать довольно сложно

Энергия солнца – альтернативный источник тепла

Идея использования солнечной энергии для отопления не нова. Более того, целесообразность ее применения доказана американцами, китайцами, испанцами, израильтянами и японцами.

Рынок изобилует предложениями различных установок по преобразованию энергии солнца и дальнейшего ее использования для хозяйственных нужд.

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция Гелиосистемы активно используют в качестве основного источника теплп во многих странах мира. В наших широтах оно пока применяется в качестве дополнения к системе отопления

Стоимость систем зависит от их типа, площади, материала, применяемого при изготовлении. Из года в год наблюдается устойчивая тенденция к снижению цен на все виды солнечных установок – гелиосистем.

Это делает их более доступными широким слоям населения. Вот только пока не каждый желающий готов совершить такую покупку.

Зато, при желании, можно соорудить эффективную систему солнечного отопления своими руками, потратив ощутимо меньше средств.

Привычная система отопления, отлично выполняющая свои функции многие годы, становиться все дороже. Виной этому – глобальное подорожание энергоресурсов во всем мире. Естественное желание, возникающее у хозяина – сэкономить на отоплении, съедающим значительную долю семейного бюджета.

Так солнечная система отопления может полноценно заменить привычную твердотопливную, газовую или любую другую. Все зависит от типа и размера помещения, в котором она будет использоваться.

Вариант, подходящий для зернохранилища не подойдет для жилого дома, а система, удовлетворяющая потребности дачи, никак не справится с отоплением 2-этажного особняка.

Полная замена традиционного отопления солнечным иногда проблематична. Владелец опасается, что система может не справиться или физически не хватает места для монтажа нужного количества панелей.

Поэтому, часто используют комбинированную систему отопления, не отказываясь полностью от установленного газового (электрического или другого) оборудования. Уровень замещения привычного отопления солнечным может достигать 90%.

Также, важное значение имеет годовое количество солнечных дней местности, в которой располагается жилище. Причем, среднесуточная температура не столь важна. Многие установки эффективно поглощают свет в зимние морозные дни (солнечные коллекторы, использующие в качестве теплоносителя антифриз)

Многие установки эффективно поглощают свет в зимние морозные дни (солнечные коллекторы, использующие в качестве теплоносителя антифриз).

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция Кроме отопления солнечная установка способна обеспечить жилище теплой водой и электроэнергией

Солнечный нагреватель воды своими руками

Рассмотрим подробнее схему, как сделать два варианта солнечных водонагревателей для отопления дома своими руками.

  1. В стороне, которая будет снизу, сверлится отверстие.
  2. Устанавливается выходной патрубок.
  3. На патрубке навинчивается запорный кран. Можно установить насадку – душ.
  4. Прорезается отверстие в верхней стороне бака.
  5. По размеру делается крышка любой конструкции. Лишь бы в воду не попадал мусор.
  6. Снаружи бак окрашивается тёмной краской, подойдёт кузбасслак.

Если резервуар планируется подключать к водопроводу в доме, в нём делаются отверстия, в которые герметично врезаются трубы, подводящие холодную воду, и отводящие тёплую. Каждый отрезок водопровода снабжается запорной арматурой. В дальнейшем, такая система будет работать под контролем человека: открыть вентиль, чтобы наполнить бак, вовремя закрыть.

Очень облегчит жизнь установка простейшего датчика уровня воды в баке. Это может быть поплавковое устройство или датчик.

Популярные статьи  Цветовая маркировка проводов

Чертежи конструкций

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

  1. Изготовить короб
  2. Изготовить радиатор или теплообменник
  3. Изготовить аванкамеру и накопитель
  4. Собрать коллектор

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

  1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
  2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
  3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
  4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
  5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
  6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
  7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды и для отопления: пошаговая инструкция

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

  1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
  2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
  3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
  4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

  1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
  2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
  3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
  4. Все готово к повседневной эксплуатации

Отличие солнечных батарей от коллекторов

Прежде чем продолжить описание основных характеристик и сферы применения гелиосистем для нагрева воды, нужно разобраться, чем отличаются солнечные батареи от коллекторов.

1) Солнечная батарея — устройство, которое генерирует электричество из энергии Солнца при помощи высокочувствительных фотоэлементов, объединенных в единую автономную систему. Поскольку фотоэлектрические преобразователи производят постоянный ток, дополнительно используется инвертор, который позволяет получить переменный ток, пригодный для бытовых нужд: электроснабжения и освещения.

2) Солнечный коллектор — функциональная сплит-система, главной задачей которой является поглощение ближнего инфракрасного излучения и видимого солнечного света. Батареи генерируют ток, а коллекторы нагревают жидкость внутри трубок. В этом их главное отличие.

Теплоноситель для солнечных коллекторов подбирается с учетом времени года, а также особенностей эксплуатации. Для многофункциональных конструкций обычно используют антифриз (незамерзающая жидкость), а системы сезонного типа заполняют водой. Сегодня можно купить и более универсальный вариант — гибридный солнечный коллектор. Это устройство привлекательно тем, что одновременно производит электроэнергию и нагревает воду. Преимущества его использования очевидны: фотоэлектрические модули охлаждаются активной системой отвода тепла, благодаря чему генерируется вдвое больше электроэнергии, а излишки теплоресурсов расходуются на нагрев воды.

https://youtube.com/watch?v=9eCJvdirj5s

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: