Солнечный коллектор используется для поглощения энергии солнечного излучения, чтобы в дальнейшем она была концентрирована, преобразована и использована человеком.
Выработанная энергия применяется для:
Принцип действия
Конструкция и используемые для ее создания материалы направлены для максимально возможного потребления солнечной энергии. После чего она преобразовывается в тепловую, и передается для дальнейшего ее использования. в данной системе может являться как воздух, так и специальная жидкость с незамерзающими свойствами.
Циркуляция его может быть естественной и принудительной.
Коллекторы используются в различных странах с любым климатом.
Область применения их достаточно велика:
Коллекторы имеют большой ряд преимуществ, к ним можно отнести:
Минусом можно назвать довольно высокую стоимость и непростой монтаж этого оборудования.
Можно выделить два вида этих устройств. Каждому из них свойственны определенные характеристики и принципы действия.
Подобные коллекторы изготовляются в виде панели, размером до 2,5 метра, в центре которой помещается поглощающая пластина. Изготавливается она из теплопроводящих металлов, медь или алюминий самые используемые для этого. На нее нанесено покрытие, которому свойственно наличие низкого коэффициента излучения.
Это требуется для наибольшего преобразования солнечных лучей в виде тепловой энергии, при этом, в окружающую среду ее выход должен быть минимальным. Этот абсорбирующий слой соединяется с трубками. Именно по ним происходит циркуляция чаще всего пропилен-гликоля, который выступает в качестве теплоносителя.
Также, или же вода. Под трубками расположен теплоизоляционный слой. Над поглотителем находится специальное защитное гелиостекло. Ему характерно минимальное содержание железа для наибольшей пропускной способности, а корпус усилен листовой сталью с теплоизоляцией или алюминием.
Используется этот вид для монтажа на скатных или же плоских крышах. Но его можно монтировать в любом месте и положении. Этот вид наиболее распространен и получил широкое использование для отопительных систем и для нагрева воды.
Состоит он из отдельных трубок. Число их может быть от 5 до 30 штук. Каждая, из трубок по принципу действия представляет собой миниколлектор. Все они объединены в одну панель.
Внутри трубки находится еще одна такая же деталь меньшего размера. Между ними создан вакуум. Верхняя часть состоит из гелиостекла и выполняет функцию защиты. В нее встроена пластинка поглотителя, состоящая из меди или алюминия. Меньшая трубка находится под пластиной, в ней происходит циркуляция теплоносителя. Вакуум в этом случае играет роль теплоизолятора.
Такой солнечный коллектор действует значительно эффективней по сравнению с плоским, в условиях низких атмосферных температур. Но стоимость их значительно выше.
Трубчатый коллектор в свою очередь бывает двух видов, отличных по конструкции. Различают тип с тепловой трубой и прямоточный. Преимуществом первого типа можно назвать сохранение эффективной работоспособности при температуре до -30 градусов Цельсия, а в некоторых случаях даже до -40.
Отличительными особенностями прямоточного коллектора является возможность его монтажа в любом положении, а также минимальные теплопотери при работе.
Устройство коллектора
Этот прибор для экономии энергии можно изготовить собственными руками. Вариантов исполнения в этом случае существует немало. Например, его можно сделать из оконной рамы, старого электрического бойлера, холодильника, и даже пластиковых бутылок.
Рассмотрим один из наиболее простых коллекторов, изготовленных при помощи деталей старого холодильника. Осуществлять такой коллектор будет подогрев воды для технических нужд.
Материалы:
Инструменты:
Перед проведением работ, змеевик от холодильника необходимо промыть с использованием моющего средства и проточной воды. Это надо для его очищения от фреонового масла.
Для увеличения эффективности самодельного коллектора, можно использовать автомобильный радиатор, заменив им конденсатор.
Испытания показали, что этот агрегат способен за два часа работы нагреть около 20 литров воды на 20 градусов. Температура окружающей среды при эксперименте составляла +25 градусов Цельсия.
Конечно, такое устройство имеет низкое КПД и вероятность выхода из строя из-за завоздушивания теплообменника, но тем не менее, оно приносит определенную пользу.
Поскольку, солнечные коллекторы имеют эффективность, которая зависит от отражающей способности и поглощающей особенности материала, для увеличения этих особенностей были придуманы специальные покрытия.
Каждое из них подходит к определенному материалу, на который они будут наноситься. Есть покрытия для меди, алюминия и др. Нанесение их осуществляется довольно сложным способом, поэтому они не имеют широкого доступа.
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:
Главное - помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление в зависимости от давления водопроводной системы, к которой он будет подключен. Не каждая емкость способна выдерживать давление в несколько атмосфер.
В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.
В баке размещается спиральный теплообменник. Для него используют медь, нержавеющую сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому его следует поместить в нижней части бака.
Коллектор соединяется с баком с помощью труб (например, металлопластиковых или пластиковых), проведенных от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака до потребителя должен быть максимально коротким, и трубы должны быть очень хорошо изолированными.
Расширительный бачок - это очень важный элемент системы. Он представляет собой открытый резервуар, расположенный в крайней верхней точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бачка можно использовать как металлическую, так и пластиковую емкость. С ее помощью контролируется давление в коллекторе (из-за того, что жидкость от нагрева расширяется, могут треснуть трубы). Для снижения потерь тепла бачок также необходимо изолировать. Если в системе присутствует воздух, то он также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.
Хорошие владельцы частных домов в сегда находятся в поиске возможностей сэкономить на подогреве воды и на отоплении. Особенно актуально это становится в последнее время, когда цены на коммунальные услуги имеют стойкую тенденцию к росту чуть не каждый квартал . На помощь приходит сама природа с ее неистощимым источником энергии – солнечным излучением. Применяя на практике законы физики, народные умельцы находят интересные способы экономии, разрабатывая и собирая солнечные коллекторы, который под силу сделать, наверное, любому домовладельцу самостоятельно — стоит только приложить немного сил и умения.
Солнечный коллектор своими руками может быть изготовлен множественными способами и из самых различных материалов, порой даже из тех, которые попросту «валяются под ногами».Их конструируют из обычных старых пивных банок, пластиковых бутылок, шлангов или труб, с применением стекла, панелей поликарбоната и других материалов.
Некоторые из способов изготовления коллекторов будут рассмотрены ниже, но сначала стоит изучить схемы подключения – они, как правило, является примерно общими для любых солнечных систем нагрева воды.
Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того , из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен . Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.
Эта несложная схема подключения солнечного коллектора применима как для подогрева воды для , так и для домашних нужд. Если горячая вода нужна на улице в летней постройке, то бак для нее устанавливается тоже на воздухе. В том случае, когда горячее водоснабжение разводится по дому, и аккумулирующий бак устанавливается там же.
«Летний» вариант подключения коллектораЭта схема обычно предусматривает естественную циркуляцию воды, и в таком случае батарея-коллектор устанавливается ниже на 800 ÷ 1000 мм уровня емкости , куда будет поступать горячая вода – это должно обеспечиться разностью в плотности холодной и нагретой жидкости. Для соединения коллектора с баком используются трубы диаметром не меньше, чем ¾ дюйма. Для сохранения воды в аккумулирующей емкости в горячем состоянии, которого она достигнет от нагрева дневным солнцем, стенки необходимо хорошенько утеплить, например, минеральной ватой толщиной в 100 мм и полиэтиленом (если над бойлером не будет устроена крыша). Но все же лучше предусмотреть для емкости стационарное укрытие, так как если утеплитель промокнет от дождя, то он существенно снизит свои термоизоляционные свойства.
Естественная циркуляция не слишком хороша для использования в системе с солнечным коллектором, так как создается слабая инертность движения воды в контуре. А если батарея и бак находятся достаточно далеко друг от друга, то вода, пройдя этот путь, будет постепенно остывать. Поэтому , для увеличения эффективности, часто устанавливается циркуляционный . Этот вариант пр игоден для согрева воды только лишь в теплую половину года, а на зиму воду из системы придется обязательно слить, иначе, замерзая, она запросто разорве т т рубы.
Если планируется использовать солнечный коллектор круглогодично, то чтобы в сильные холода в трубах вода не замерзала, в контур вместо нее заливается специальный – антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Схема принимает совсем иной вид — устанавливается бойлер косвенного нагрева. В этом случае нагретый в солнечном коллекторе антифриз будет проходить через з меевик-теплообменник бойлера, согревая воду, находящуюся в баке.
В эту систему обязательно встраивается и «группа безопасности» — автоматический воздухоотводчик , манометр и предохранительный клапан , рассчитанный на нужное давление. Для постоянного движения теплоносителя обычно используется циркуляционный насос.
При использовании солнечной тепловой энергии для отопления дома применяется также бойлер косвенного нагрева, подключенный к коллектору, а также для дополнительного подогрева теплоносителя – , работающий на твердом топливе или газе. В осенние или весенние дни, когда солнце способно нагреть теплоноситель до нужной температуры, котел можно попросту отключать.
Солнечный коллектор — хорошее подспорье и для отопления домаЕсли зимы в регионе очень холодные, то не стоит ожидать от коллектора большой эффективности, так как в этот период мало солнечных дней, а само светило находится низко к горизонту. Поэтому дополнительный подогрев теплоносителя и горячей воды просто необходим. Единственно, чем поможет солнечная батарея сэкономить на топливе — это то , что в котел будет поступать не холодная , а уже несколько подогретая вода, а значит для доведения ее до нужной температуры потребуется меньше сжигать газа или дров.
Нужно знать и то, что чем больше по площади сделать солнечный тепловой коллектор, тем больше энергии он в состоянии будет вобрать. Поэтому, чтобы подобная система смогла выработать достаточно тепла для отопления дома, размер площади коллектора необходимо довести до 40÷45% от общей площади дома.
Чтобы задействовать солнечный коллектор и для отопления, и для горячего водоснабжения, необходимо объединить в системе оба предыдущих варианта, и использовать для воды специальный бойлер с дополнительной емкостью , имеющей змеевик, через который циркулирует нагретый солнечной батареей теплоноситель. Благодаря тому, что внутренний бак намного меньше основного, вода в нем нагревается от змеевика гораздо быстрее и отдает тепло в общую емкость .
Коллектор может быть включен в общую систему «отопление — горячее водоснабжение»Кроме этого, бойлер должен быть подключен к дополнительному источнику нагрева — это может быть или электрический котел, или же теплогенератор на твердом топливе.
Нестабильность температуры, которую создает солнечная батарея, может способствовать перегреву теплоносителя или, наоборот, слишком быстрому его охлаждению в контурах отопления и водоснабжения. Чтобы этого не произошло, вся система должна управляться автоматикой. В разводку устанавливается контролер температуры, который может или перенаправлять потоки теплоносителя, или включать или выключать циркуляционные насосы, или производить иные управляющие операции.
В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.
Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.
Солнечные коллекторы
Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.
На крыше — целая батарея из солнечных коллекторовТакой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.
«Улитка» — теплообменникТакую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.
Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.
В некоторых случаях , создавая всю систему , можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.
Если у кого-то остались сомнения в эффективности такого подогрева воды, рекомендуем посмотреть видеоролик, в котором показано испытание коллектора из шлангов:
Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.
Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым , даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.
Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема , то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.
Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.
В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.
Заготовки будущего модуля обрабатывается (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей.
Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.
Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.
Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.
Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.
Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей.
Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.
Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.
Заготовив в се необходимое, можно приступать к работе.
Трубы из сшитого полиэтилена
На рисунке показан солнечный коллектор из шлангов (труб), эффективность действия которого значительно увеличена за счет использования обычных пластиковых бутылок. В чем тут «фишка»? А их сразу несколько:
Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематичноДля изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:
1 – Резиновый шлаг, металлические или пластиковые трубы черного цвета – в качестве теплообменника.
2 – Пластиковые бутылки, которые станут кожухом вокруг труб контура.
3 — В бутылки, в их половину, которая будет прилегать к основанию, может быть вложена фольга или иной отражающий материал. Отражающая часть должна смотреть в сторону солнца.
4 – Подставку будет совсем несложно смонтировать из бруска или металлической трубы.
5 — Накопительный бак для нагретой воды, который должен быть связан с точкой забора — кран, душ и т.д .
6 — Емкость для холодной воды, которую можно связать с системой водоснабжения.
Сборка варианта, показанного на верхней схеме, производится следующим образом:
Отступив от края шланга 100 ÷ 150 мм, делают отметку места его закрепления. Затем через этот край на трубу надевается необходимое количество подготовленных бутылок, которого будет достаточно, чтобы полностью закрыть участок до противоположной стойки. Бутылки устанавливаются плотно одна к другой, таким образом, чтобы горлышко второй входило в отверстие, вырезанное в дне предыдущей.
Такой коллектор, как видно, абсолютно не сложен в изготовлении, но зато может стать хорошим «помощником» в частном доме, взяв на себя функции подогрева воды.
Кстати, солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды, но и для подачи в помещения нагретого воздуха. Например, как изготовить самостоятельно , можно узнать, если перейти по ссылке на специальную публикацию нашего портала.
Солнечные коллекторы - хороший способ сэкономить энергоресурсы.Солнечная энергия - бесплатная, так по крайней мере 6-7 месяцев в году можно получать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы - еще и помогать системе отопления.
Солнечный коллектор можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. Или то, что вы найдете в своем гараже.
Приведенная ниже технология 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 фотоэлетрических панелей.
Главная идея - дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, которые можно купить в ближайшем магазине, или даже найти у себя в гараже. При этом эффективность коллектора остается на приличном уровне. Она ниже, чем в фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.
Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: черная поверхность поглощает солнечное тепло, потом это тепло передается воде. Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования. Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей - антифризов.
Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без насосов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу - нагретая жидкость всегда поднимается вверх.
Принцип работы такого солнечного коллектора таков:
Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорберу нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.
Основной элемент коллектора - абсорбер. Он состоит из металлического листа, который приварен к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большого диаметра, расположенных горизонтально. Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально). Для соединения более толстых трубах необходимо просверлить отверстия под диаметр вертикальных труб.
Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.
Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы.
Применяется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина - 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.
Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.
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 низкие внешние температуры в целом.
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 минеральную вату. 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.
Накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.
В качестве бака можно использовать:
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), проведенные от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от баке 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 посуду. 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 оно также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.
Более особенностей строения, необходимые материалы и правила установления солнечного коллектора можно узнать, загрузив практическое пособие на веб-сайте проекта. опубликовано
Использовать бесплатную солнечную энергию для отопления и горячего водоснабжения дома довольно заманчиво. Сделать это можно с помощью гелиоустановки, главным элементом которой является солнечный коллектор. Но одним из сдерживающих факторов использования гелиоустановок является их относительно большая стоимость. Но ведь их можно сделать самостоятельно. Поэтому, в этой статье мы расскажем о принципе их работы, видах, а также как собрать и изготовить солнечный коллектор своими руками для отопления дома и обеспечения его горячей водой из разных подручных материалов.
Солнечные коллекторы представляют собой теплообменники, которые улавливают энергию Солнца и превращают ее, в зависимости от их вида, в тепловую энергию жидкости или воздуха, циркулирующих в них. Нагретые в коллекторе жидкость или воздух используются для горячего водоснабжения или отопления дома напрямую или через дополнительные теплообменники, например, через бойлеры косвенного нагрева. Главная задача любого такого коллектора: как можно больше «поймать» солнечной энергии и с наименьшими потерями передать его циркулирующему в нем теплоносителю.
По виду циркулирующего и нагреваемого в них теплоносителя солнечные коллекторы могут быть:
По конструктивным особенностям и виду теплообменной поверхности они могут быть:
Жидкостные солнечные коллекторы, как следует из их названия, в рабочем состоянии заполнены жидкостью, которая циркулирует и нагревается в них. Это может быть обычная вода или незамерзающая жидкость (антифриз). В первом случае, нагретая вода может подаваться напрямую в систему горячего водоснабжения, в накопительную емкость или в бойлер косвенного нагрева, а во втором случае – только в бойлер. Такие коллекторы могут использоваться как для обеспечения дома горячей водой, так и для его отопления. Все зависит от мощности гелиоустановки.
Воздушные гелиоколлекторы используются, главным образом, для отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в такой коллектор, нагревается там и подается назад в помещение с помощью естественной или принудительной циркуляции.
Большинство из этих видов солнечных коллекторов можно изготовить самостоятельно. Проявив фантазию, для их изготовления можно использовать разные подручные материалы: пластиковые или металлические емкости, трубы, шланги, б/у радиаторы и даже пивные банки. Ниже, мы рассмотрим несколько конструкций солнечных коллекторов, которые можно изготовить своими руками, используя эти и другие подручные материалы.
Простейший солнечный коллектор можно изготовить своими руками из металлической или пластиковой емкости объемом 50-100 л. Это так называемый летний душ, который довольно распространен в сельской местности и на дачах.
Солнечный коллектор для нагрева воды из металлических бочек
Лучшим металлическим вариантом такого коллектора будет емкость из нержавеющей стали, покрашенная снаружи в черный цвет. Правда, стоимость такой новой емкости довольно высокая. Поэтому можно использовать б/у емкости. Например, сварить бак из двух нержавеющих емкостей от старых стиральных машин. Можно использовать и емкости из черного металла, оцинкованные или окрашенные водостойкой краской. Пластиковые емкости хороши тем, что имеют небольшой вес и не подвергаются коррозии, но они недолговечны, так как пластик плохо переносит ультрафиолетовое излучение.
Бочка устанавливается на южной стороне крыши дома или непосредственно над летним душем. Если бочка не герметична, то подвод холодной и забор нагретой осуществляется снизу. Давление теплой воды в точке забора будет определяться высотой установки и уровнем воды в бочке. Она наполняется холодной водой, которая в течении некоторого времени нагревается, а потом используется.
Если бочка герметична, то подача холодной воды осуществляется снизу, а забор теплой — вверху. Такая емкость подключается к системе холодного водоснабжения (насосной станции) и при заборе нагретой воды в бочку поступает из системы холодная, вытесняя теплую в верхнюю часть.
Преимущество такого солнечного коллектора в простоте. Его несложно сделать своими руками. Если бочка цилиндрической формы, то она хорошо освещается солнечными лучами на протяжении всего дня.
Недостатки данной конструкции:
Простой и эффективный солнечный коллектор можно изготовить своими руками из тонкостенных металлических трубок: стальных, медных или алюминиевых. Он представляет собой трубчатый теплообменник (радиатор), который помещается в теплоизолированную коробку из досок, фанеры или ДСП.
Лучшим материалом для изготовления радиатора гелиоколлектора безусловно является медь. Она обладает отличной теплопередачей и не подвержена коррозии. Но этот материал довольно дорогой. Алюминиевые трубки, хотя дешевле медных, но могут возникнуть трудности при их сварке.
Дешевле и проще всего изготовить теплообменник из стальных труб. Их можно сварить при помощи обычного сварочного аппарата. Для изготовления такого радиатора могут быть использованы стальные трубы диаметром ½ — 1″. При этом, для подвода холодной и отвода нагретой воды используются трубы большего диаметра и с большей толщиной стенок, а для самого теплообменника — меньшего диаметра и с меньшей толщиной стенок.
Схема радиатора солнечного коллектора из труб
Размеры радиатора солнечного коллектора, а следовательно длинна труб зависит от требуемой мощности. Но если сделать его слишком большим и громоздким, то могут возникнуть трудности с его сборкой и установкой. Поэтому, лучше всего, если его размеры будут в пределах: ширина — 0,8-1 м, а высота 1,5-1,6 м. Мощность такого коллектора будет в пределах 1,2-1,4 кВт. Если же вам необходимо увеличить мощность гелиоустановки, то можно изготовить несколько таких коллекторов и соединить их между собой.
В этом случае для изготовления радиатора солнечного коллектора нам понадобятся две толстостенные трубы диаметром ¾ — 1″ длиной 0,8-1м и 12-18 тонкостенных трубок диаметром ½ — ¾ » и длиной 1,5-1,6 м.
В толстостенных трубах, которые будут служить для подвода и отвода воды, сверлятся отверстия под тонкостенные трубы меньшего диаметра с шагом 3-4,5 см. Один конец такой трубы глушится, а к другому приваривается или нарезается в нем резьба.
Трубы свариваются в одну конструкцию радиатора и красятся черной матовой краской.
Теперь необходимо изготовить теплоизолированный короб для радиатора. Для этого можно использовать влагоустойчивую фанеру, плиты ДСП, OSB или обрезные доски. Но лучше всего подошла бы водостойкая фанера (ФСФ).
Размеры короба рассчитываются с учетом размеров радиатора, слоя утеплителя и зазоров между ними. Высота бортов короба должна учитывать толщину утеплителя, самих труб, а также расстояние их от днища и закрывающего короб стекла или поликарбоната (10-12 мм). В верхнем торце бортов делается выборка (паз) под стекло или поликарбонат. В одном из боковых бортов делаются отверстия для труб подвода и отвода воды. Элементы короба в одну конструкцию соединяются с помощью саморезов.
В качестве утеплителя можно взять пенополистирол, обычный (пенопласт) или экструдированный, а также минеральную вату плотностью не менее 25. Слой утеплителя (не менее 5 см) монтируется изнутри на днище и по бокам короба. Сверху на него укладывается лист оцинкованного металла или слой толстой фольги, которые также окрашиваются в черный матовый цвет.
Радиатор крепится в коробе с помощью хомутов или зажимов, наличие которых необходимо предусмотреть еще на этапе изготовления короба. Место расположения и размеры хомутов зависят от конструкции радиатора и размера труб.
Сверху короб накрывается стеклом или поликарбонатом. Накрытие укладывается в пазы (выборку) и надежно крепится. Все стыки герметизируются.
Солнечный коллектор готов. Его необходимо установить на южной стороне дома с наклоном к горизонту 35-45 ⁰. На его базе можно изготовить гелиоустановку, которая включает в себя теплоизолированный накопитель теплой воды емкостью 100-200 литров или бойлер косвенного нагрева.
Установка готового солнечного коллектора
Солнечный коллектор своими руками можно также изготовить используя пластиковые ПНД или ПП трубы. Теплопередача пластика хотя и меньше, чем у металлических на 13-15%, но зато он намного дешевле меди и не подвержен коррозии, как черная сталь.
Для изготовления простого солнечного коллектора своими руками трубы ПНД диаметром 13-20 мм можно уложить в коробе в виде спирали, закрепить с помощью хомутов и покрасить в черный цвет.
Вариант солнечного коллектора из пластиковых ПНД труб
Полипропиленовые трубы гнутся плохо, но их просто соединять с помощью пайки, используя специальные фитинги. Подводные трубы (горизонтальные коллекторы) можно изготовить из ПП труб диаметром 25 мм, а сам теплообменник из труб диаметром 20 мм. Готовый радиатор солнечного коллектора красим в черный цвет и монтируем в короб, который изготавливается также, как и в варианте с металлическими трубами.
Можно также изготовить радиатор для солнечного коллектора из металлопластиковых труб. При этом их можно соединить с помощью фитингов, по той же схеме, что и ПП-трубы или же уложить зигзагами («змейкой») или в виде спирали. Второй вариант проще. Но необходимо помнить, что радиус изгиба металлопластиковых труб не должен быть меньше 7 диаметров трубы.
Вариант солнечного коллектора из металлопластиковых труб
Если у вас есть радиатор от старого холодильника, то его тоже можно использовать для изготовления своими руками солнечного коллектора. Для этого необходимо его тщательно промыть, чтобы очистить от остатков фреона. Во время промывки следует также проверить его герметичность – нет ли протечек. Если они есть, эти места необходимо загерметизировать холодной сваркой или запаять.
Радиатор от старого холодильника
Сам радиатор необходимо покрасить черной матовой краской.
Необходимо предусмотреть также способ соединения входной и выходной трубок с накопительным баком гелиоустановки или другими элементами, в зависимости от ее вида. Для этого, например, можно припаять на концах трубок резьбу требуемого размера или натянуть резиновые шланги, закрепив их хомутами.
Подготовленный таким образом радиатор солнечного коллектора крепится с помощью хомутов в теплоизолированном коробе, изготовленном с учетом его размеров. Сам короб может быть изготовлен также, как и предыдущих случаях.
Кроме вышеописанных солнечных коллекторов в которых с помощью солнечной энергии нагревается жидкость можно изготовить своими руками конструкции в которых нагревается воздух. Такой солнечный коллектор можно использовать для дополнительного отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в его теплообменник, нагревается там и подается обратно в помещение.
Теплообменник для такой гелиоустановки может быть изготовлен из листового металла, тонкостенных металлических труб, а также даже из банок от пива или других напитков. Сами конструкции таких коллекторов мы рассмотрим в другой статье этой рубрики.
