СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР ИЗ ПОЛИКАРБОНАТА
Я уже давно задумал сделать на даче солнечный коллектор для нагрева воды в летнем душе. Идея эта появилась еще два года назад, с началом строительства бани, но только в прошлом году я приступил к ее практическому воплощению. Спросите: «Что я делал до этого»? А я искал какой же мне вариант реализации выбрать. Сейчас уже даже смешно вспоминать, какой у меня был первоначальный план.
Самый распространенный и наверное самый надежный вариант самодельных солнечных водонагревателей - это коллектор спаянный из медных трубок (схема чуть выше). Я тоже изначально думал делать именно такой. Но проблема в том, что он получается слишком уж дорогим и довольно тяжелым. У меня же стояла задача сделать максимально дешевую и легкую конструкцию.
Именно поэтому я остановился на варианте использования в качестве рабочей поверхности листового сотового поликарбоната. Развитие идеи использования пластиковых панелей с внутренней канальной структурой начиналось еще с мысли об использовании ПВХ-сайдинга, но потом на глаза попался поликарбонат - его не надо «набирать» из нескольких досочек. Моя уверенность в правильности выбранного материала для солнечного коллектора стала укрепляться, когда комментариях к описанию моих тестовых конструкций читатели начали предлагать использовать именно сотовый поликарбонат или полипропилен. А недавно я еще и в интернете наше описание нескольких похожих действующих солнечных нагревателей.
Итак, курс на изготовление пластикового солнечного коллектора выбран. Приступаем к реализации.
Первым делом я для себя решил, что мой коллектор будет собран без использования стекла. В качестве ветрозащиты я собираюсь использовать тот же материал, что и для рабочей поверхности, т.е. сотовый поликарбонат.
Это прозрачный материал, светопроницаемость достаточно хорошая, поэтому я не думаю, что он будет очень сильно снижать КПД конструкции по сравнению со стеклом. А вот плюсов у такой замены фронтальному стеклу я вижу массу. Благодаря тому, что поликарбонат фактически двухслойный, это будет равносильно двойному остеклению. Это поможет создать отличный парниковый эффект.
Второй плюс поликарбоната - прочность. Он с легкостью переносит крупный град. Даже если во время града фронтальное покрытие и пострадает, это разрушение ни как не скажется на работе системы в целом. И уж конечно, последствия не будут столь катастрофическими, как при разбитом стекле.
С фронтальным покрытием определились. Следующим важным элементом солнечного коллектора является задняя теплоизоляция. Я решил использовать для этого обычный листовой пенопласт. Причины такого выбора: легкость и дешевизна. Некоторые производители используют в качестве заднего утеплителя тот же сотовый поликарбонат или полипропилен. Решение конечно изящное, коллектор получается тоненький. Но лично мне кажется, что это будет чуть дороже. К тому же, у меня на даче уже был лист пенопласта подходящего размера - остался со времен утепления дома.
Следующий шаг - надо определиться с толщиной материала, который будет использоваться в качестве коллектора. В продаже есть листы от 4 до 25 мм. Некоторые советуют «брать больше», мотивируя это тем, что получится больше площадь сечения внутренних каналов, по которым будет циркулировать жидкость, что уменьшает сопротивление потоку. Но простой расчет для листа толщиной 4 мм дает нам суммарную площадь сечения каналов в районе 35 кв.см на погонный метр - это равносильно сечению трубы диаметром 6-7 см. Не знаю как вам, но мне этого сечения более чем достаточно. К тому же надо помнить вот еще что: чем больше будет толщина рабочего листа, тем больше будет объем внутренних каналов, т.е. тем больше туда поместится теплоносителя, а он будет иметь больший вес и этим весом будет деформировать нашу систему. В коллектор из листа поликарбоната толщиной 4 мм поместится около 3-4 литров на 1 кв.м, а если взять лист 10 мм, то теплоносителя в нем будет уже около 10 литров на 1 кв.м. А еще большой объем теплоносителя будет дольше прогреваться солнцем.
Короче, я решил использовать сотовый поликарбонат толщиной 4 мм. Было куплено два листа размером 210х100 см. Один - для рабочей поверхности, второй - для фронтальной защиты.
Кстати, еще на этапе обдумывания проекта я решил делать солнечный коллектор площадью около 2 кв.м. Для такой площади мне понадобилось два отрезка метровой длинны из сплошного 12-ти метрового листа, в которых продают сотовый поликарбонат. Ширина стандартного листа 210 см. - мне это как-раз подходит.
Было еще несколько вариантов. Например, можно было бы сделать два солнечных коллектора размером 1х1 метр, их будет проще перевозить. Я не стал этим заниматься из-за увеличения объема работ по сборке двух коллекторов вместо одного. К тому же у меня сборочная площадка и место будущей эксплуатации - одна и та же дача, не придется думать как перевезти здоровенную конструкцию.
Еще можно было бы сделать вертикально ориентированный коллектор размером 1х2 метра, но в этом случае мы бы уменьшили суммарное сечение внутренних каналов коллектора (в 2 раза), а также увеличили бы их длину (тоже в 2 раза), что примерно в 4 раза увеличило бы сопротивление потоку теплоносителя и снизило бы КПД системы, в сравнении с горизонтально ориентированным коллектором 2х1 м.
Для сборки и подключения коллектора я также купил:
Канализационные трубы ПВХ. Диаметр - 32 мм. Длина - 2 м.
Заглушки для этих труб
Полипропиленовые водопроводные уголки-фиттинги с металлической резьбой
Гибкие шланги с резьбовым соединением
Канализационные трубы были выбраны вместо водопроводных т.к. у них больше диаметр и тоньше стенки - проще будет резать трубу вдоль. Учитывая, что коллектор будет работать не под давлением, прочности такой трубы вполне хватит.
Штатные заглушки для канализационных труб будут использованы по прямому назначению - они закроют трубы с одной из сторон.
Полипропиленовые уголки с резьбой подбирались прямо в магазине так, чтобы их наружный диаметр максимально подходил ко внутреннему диаметру труб. Их надо будет просто посадить на герметик.
Можно было бы использовать уголок для канализационных труб, но тогда все равно пришлось бы думать как к нему надежно подсоединить шланг подключения коллектора. А с этими водопроводными уголками я «убиваю двух тараканов одним тапком» - и вывод сделаю и разборное соединение для подключения. Вы спросите: «Почему уголки? Почему не прямой вывод?» Ну так шланги-то от пассивного солнечного коллектора будут вверх идти к теплоаккумулятору, который должен располагаться выше коллектора. Уголки, чтобы потом шланги не изгибать.
Все остальные материалы будут докупаться по мере необходимости.
Начинаем сборку коллектора. Надо сделать продольный разрез в подающей и отводящей трубе. В этот разрез будет вставлен лист сотового поликарбоната. Вода будет поступать из нижней трубы в каналы этого листа, там она будет нагреваться солнцем и под действием термосифонного эффекта подниматься вверх. Нагретая вода отводится через верхнюю трубу.
Должно получиться примерно так:
Чтобы сделать продольный разрез в трубе я использовал обычную дрель с насадкой в виде дисковой пилы. Может также использоваться углошлифовальная машинка (болгарка), но у меня ее просто не было под рукой.
Сначала я пробовал сделать пропил, удерживая трубу руками, но это оказалось практически невозможно сделать. Труба скользит в руках и постоянно дергается из-за усилий, создаваемых пилой. Я помучился минут 5, пропилив за это время всего сантиметров 10-15. Пропил получился неровный, а учитывая, что мне суммарно надо пропилить 4 метра (две трубы по 2 метра), пришлось что-то придумывать.
Зажимать тонкостенные трубы из ПВХ в тиски - это плохая идея. Поэтому был придуман и на скорую руку собран простейший зажим из двух реек и обрывков веревки.
На этой фотке также видно низкое качество пропила, полученное при удержании трубы вручную.
С этой приспособой работа пошла гораздо быстрее. Две трубы удалось пропилить минут за 5.
Качество пропила тоже получилось вполне удовлетворительным. Видно, что он гораздо ровнее, по сравнению с пропилом, который делался когда трубу держали руками.
Длина пропила должна точно соответствовать ширине рабочей части будущего солнечного коллектора. В моем случае это чуть меньше 2 метров. Начало и конец трубы должны оставаться нетронутыми, чтобы в будущем их можно было использовать для подключения или заглушить.
Что надо делать дальше, думаю, всем понятно. Надо вставить лист сотового поликарбоната в этот пропил. Но тут есть одна сложность. Из-за внутреннего напряжения в пластике пропил в трубе просто «схлопнулся» почти по всей длине. Это видно на фотке. Вставить лист в такую щель оказалось сложно. Можно было бы ее расширить, чтобы даже после этого схлопывания у нас осталась ширина 4 мм, но я решил этого не делать. Расширяя пропил мы уменьшим диаметр трубы в средней части. А если оставить все как есть, то силы внутреннего напряжения в пластике будут компенсировать небольшое давление внутри коллектора. Также благодаря этому труба будет крепче держаться за лист.
Чтобы загнать лист поликарбоната в пропил в трубе я просто разрезал конец трубы канцелярским ножом:
А потом через этот разрез просто «натянул» трубу на лист.
Далее нужно выполнить небольшую подгонку. Основная задача в том, чтобы труба оставалась прямой, а сотовый поликарбонат не заходил в трубу слишком глубоко. Вот что у меня получилось (это не свет в конце тоннеля, это свет в конце трубы)
Еще на фотках видно, что листы сотового поликарбоната с обеих сторон затянуты защитной пленкой. Я решил ее не снимать, чтобы предохранить их от повреждения и загрязнения. Сниму перед самой покраской.
Теперь приступаем к одному из самых ответственных этапов сборки солнечного коллектора. Надо герметизировать стык рабочей поверхности с трубами. Умельцы с западных сайтов используют для этого разные силиконовые герметики, но у меня, если честно, есть большие сомнения в прочности такого соединения. Мой коллектор хоть и не будет испытывать на себе давление магистрального водопровода, но все-таки мне хотелось бы быть уверенным в том, что он не протечет. Тем более, что я уже экспериментировал с разными герметиками.
В итоге, для склеивания и герметизации солнечного коллектора я выбрал термоклей. Купил клеевой термопистолет, палочки клея для пластика и вперед.
Процесс герметизации оказался на удивление прост. Правда вот расход клеевых стержней мог бы быть и поменьше. Просто я не жалел клея. Проходил по стыкам в два захода. Сначала старался загнать расплавленный термоклей в стык, чтобы он заполнил собой все щели, а вторым заходом формировал ровный наружный шов, который будет держать нагрузку. На торцах клей тоже не экономил.
Поначалу у меня были сомнения - будет ли термоклей хорошо держать соединение ПВХ с поликарбонатом. Поэтому, чтобы проверить, я сначала приклеил небольшой кусочек поликарбоната к ПВХ-трубе. Скажу вам честно - потом еле отодрал. Теперь главное мое сомнение - не будет ли термоклей размягчаться при нагревании коллектора
Следующим этапом у меня будет покраска. Для лучшего поглощения солнечной энергии я решил покрасить коллектор обычной матовой краской из баллончика.
К сожалению, этот метод не идеален. Краска ложиться неровно, остаются плохо прокрашенные участки. К тому же, одного баллончика (правда неполного) мне на 2 кв.м поверхности не хватило. В последствии пришлось докупать еще один баллончик краски. Она оказалась на базе другого растворителя, поэтому при нанесении второго слоя для плотного закрашивания, она начала коробить старую краску. Короче, результат получился не очень хороший.
Поэтому, если вы хотите избежать лишних проблем с закрашиванием солнечного коллектора, лучше в качестве материала рабочей поверхности использовать не прозрачный поликарбонат, как у меня, а черный непрозрачный сотовый полипропилен. Его не придется красить, что значительно сократит расходы.
После полного окрашивания поглощающая панель коллектора приобрела такой вот вид:
Пятна на поверхности - это следы вспучившейся краски. Вспучивание произошло из-за того, что я заливал панель краской из разных баллончиков. Одна краска была на алкидной основе, а вторая - которая с алкидной краской «не дружит». Но для процесса нагревания это вспучивание значения не имеет, поэтому я не стал его исправлять.
После окрашивания, к концам труб были тем же термоклеем приделаны уголки с резьбой.
Уголки с резьбой позволяют легко подключать и отключать коллектор при помощи гибких армированных шлангов.
После этого я решил провести серию испытаний, чтобы проверить, как коллектор будет держать давление и температуру. Пока результаты меня не очень радуют, но обо всем по порядку.
Для испытаний я просто ставил коллектор вертикально и подавал в него воду из водопровода через нижнюю трубу. Прозрачный полипропилен с обратной стороны позволяет контролировать процесс заполнения. Как только коллектор полностью заполнялся и вода начинала выливаться через верхнюю трубу, подача воды в коллектор прекращалась. Минус такого способа в том, что он создает более высокое давление воды внизу коллектора и практически нет давления вверху.
Первое заполнение коллектора водой показало, что в клеевом стыке труб и поликарбоната есть несколько протечек. Причем протечки обнаружились вверху, где давление было низкое. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.
Второе подключение - ни где ничего не течет. Чтобы создать давление в районе верхней трубы я просто поднимал повыше конец отводящего гибкого шланга. Опять обнаружилась протечка. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.
Третье подключение. Тут я набрался смелости и решил создать в панели повышенное давление, чтобы проверить, а вдруг он выдержит давление воды в водопроводе. Для создания давления я просто пальцем закрыл отводящую трубку. Воздух, оставшийся в коллекторе, должен был послужить амортизатором для плавного повышения давления. По мере нарастания давления, держать палец становилось все труднее, а потом клеевой шов у нижней трубы лопнул.
Выводы: слегка повышенное давление коллектор держит, но наглеть не стоит. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки… нет уже не точки, а целые участки протечки.
Чтобы укрепить шов, я решил сделать его гораздо ТОЛЩЕ. Клеевым пистолетом в районе шва укладывалось большое количество термоклея, а потом все это оплавлялось и выравнивалось старым советским молотковым паяльником.
Для этой работы можно было бы использовать строительный фен, но у меня его просто не было.
После долгих мучений шов получился такой.
Некрасиво конечно, но главное чтобы держалось. Очередное испытание выявило лишь одну маленькую протечку, которая была быстро устранена. Настроение к этому моменту у меня уже было не самое радужное - оптимизм по поводу прочности швов несколько угас. Поэтому проверять панель на повышенное давление я не стал, чтобы не расстраиваться еще больше.
Не прибавило мне оптимизма также и испытание пустой панели на ярком солнце. Меньше чем за минуту коллектор нагрелся до такого состояния, что стало больно к нему прикасаться. Клей на швах на солнечной стороне также очень быстро размягчился. Понятное дело, что ни о какой прочности шва в такой ситуации речи быть не может. Если в рабочем режиме вода в коллекторе будет нагреваться до такой же высокой температуры или будет нарушена циркуляция, скорей всего швы не выдержат. Тут, видимо, надо брать какой-то более тугоплавкий термоклей.
Ну да ладно. Я на все эти неудачи махнул рукой - все таки это эксперимент. Решил довести сборку солнечного коллектора до конца. А если не получится, разберу и буду делать коллектор по другой схеме.
Под панель коллектора положил лист обычного пенопласта толщиной 5 см. А сверху все это накрыл еще одним листом прозрачного поликарбоната. Поликарбонат был немного шире, поэтому края я просто загнул и впоследствии прикрутил к пенопласту шурупами
Для изготовления рамы я использовал металлический профиль для гипсокартона. Профиль выбирал исходя из предполагаемых размеров «сандвича» солнечного коллектора. У меня профиль то ли 70х30, то ли 70х40, но как оказалось, можно было брать чуть больше, например 70х70.
В профиле самым бесцеремонным образом были вырезаны отверстия для вывода наружу точек подключения солнечного коллектора.
Немного неаккуратно, но те ножницы по металлу, которые оказались у меня под рукой, иначе сделать просто не позволяли
Сборка рамки производилась на шурупы, которые предназначены для скрепления таких металлических профилей. В результате получилось такое вот изделие.
Как видно на фото, мне пришлось дополнительно «стянуть» горизонтальные участки рамки между собой. Без этой стяжки они не хотели держать форму. Все таки для рамы был выбран слишком тонкий металлический профиль большой длины.
А вот как коллектор выглядит с обратной стороны.
На двух последних фотографиях коллектор показан на «испытательном стенде» Он был полностью заполнен водой и простоял так около часа. Протечек ни где не обнаружилось. Это обнадеживает.
Посмотрим как он покажет себя после подключения в реальных рабочих условиях.
Солнечный коллектор из поликарбоната своими руками как собрать и изготовить
Когда солнце прячется, обычная теплица остывает. Температура снижается в конструкции резко. Солнечные теплицы конструируют таким способом, чтобы в ней обеспечивалась стабильная температура длительное время. Это достигается из-за использования специального оборудования и теплоизоляционных материалов, которые обеспечивают обогрев теплицы путем использования солнечной энергии.
Применение солнечных коллекторов помогает обогреть теплицу даже при плохих погодных условиях, когда температура окружающей среды составляет до -25°С.
В виде специального варианта используется отопление теплицы солнечным коллектором. Для получения эффекта от работы коллекторов, их производят из специальных теплоизоляционных материалов. Создается надежная герметизация всех элементов системы, чтобы получить полный вакуум.
Если применять подобные обогревательные элементы, то можно произвести обогрев теплицы даже при плохих погодных условиях, когда параметры температуры окружающей среды составляют до -25°С. В подобном диапазоне температур можно проводить выращивание сельскохозяйственных культур в течение круглого года и получать высокие урожаи. Но температура снижается существенно, а также выступает за территорию рабочего диапазона.
Для решения данного вопроса применяют обогревательный тэн или тепловой насос. В итоге получается целый скомбинированный вид отопительный системы в теплице, которая почти не имеет конкурентов в этой области применения.
Направление солнечных коллекторов относится сейчас к перспективному направлению, а их стоимость постоянно снижается. Отличием солнечной энергии, которую потребляет коллектор, является экологическая чистота и бесплатность. Система способна обеспечить обогрев теплицы из поликарбоната и любой другой.
В системе отопления теплицы основной теплоноситель – это вода. Некоторые системы могут применять воздух, но получается значительно меньшая эффективность. В сравнении с водой, воздух отличается меньшей теплоемкостью.
Коллектор можно сделать своими руками. Данная конструкция отличается простотой, а в виде элементов самодельного коллектора применяется медный змеевик от старых холодильников или обычные полтора литровые пластиковые бутылки.
Благодаря использованию солнечного коллектора можно значительно сэкономить материальные средства.
Можно эффективно использовать параметры самой бутылки в подобных коллекторах. Ее способность по сбору отраженных солнечных лучей позволяет создавать дополнительный теплоизоляционный слой без осуществления поворота за солнцем. Воздух, циркулирующий в бутылке, становится дополнительным изолятором, который разогревается лучами солнца. Именно поэтому в конструкции применяются бутылки, которые позволяют увеличить площадь обогреваемой поверхности трубки с теплоносителем.
Создание основной части
При изготовлении коллектора применяются такие материалы:
Для теплоносителя подойдут трубки из разнообразных материалов: алюминий, медь, резина. Металлический вариант коллектора менее практичен из-за того, что поддается коррозии. Применение металлических трубок делает увеличение стоимости самой конструкции. Пластик использовать не рекомендуется из-за плохой теплопроводимости, подобная установка будет неэффективной.
Сборка самодельного солнечного коллектора не составит особого труда, но значительно сэкономит ваши деньги.
Из практики известно, что лучше применять при самостоятельном изготовлении коллектора только резиновый шланг для транспортировки теплоносителя. Важно, чтобы шланг имел черный цвет. В иных случаях его окрашивают обычной черной эмалью.
Приоритетней использовать матовую краску, чтобы отсутствовал эффект отражения лучей. Можно в теплоносителе использовать запчасти для старых холодильников – змеевики, по которым протекает фреон. После его демонтажа с холодильника, деталь продувается, очищается от мусора и ржавчины.
Сборка осветительного элемента
После проведения сборки, данный коллектор будет иметь вид последовательно соединенных пластиковых бутылок. Желательно использовать чистые, прозрачные и одинаковые экземпляры, а дно и горлышко требуется обрезать. С помощью бутылок составляют сплошную трубу.
Коллектор оборудуется отражателями, представляющие собой квадратики из обычной фольги.
Двухсторонний скотч используется для приклеивания фольги к нежней части бутылки. Другая половина бутылок не должна закрываться.
Для создания каркаса, где располагается коллектор, можно применить обычный брус 5 см. Используют произвольную форму каркаса, которая будет учитывать главное требование, заключающееся в устойчивости. Хомутами крепится труба с теплоносителем.
Простой аккумулятор создается из обычной железной бочки, которую нужно хорошо утеплить и герметически закупорить.
Представленный вариант по созданию самодельного коллектора не является единственным. Существуют другие разные конструкции солнечных коллекторов, которые отличаются своей стоимостью и эффективностью в работе. Любые солнечные коллекторы, которые изготавливаются самостоятельно, имеют более дешевую стоимость, чем заводские варианты.
Если профессионально подходить к выращиванию разных сельскохозяйственный культур в теплицах, то сконструированный своими руками солнечный коллектор не будет способен обеспечить необходимого температурного режима. В этом случае приобретается профессиональный коллектор. В продаже есть различные варианты по исполнению. Они имеют довольно высокую стоимость, но эффективность оправдывает потраченные средства.
Опыт показывает, что в виде изолятора теплицы можно использовать экструдированный пенополистирол. Достоинства его применения заключены в прочности, он не боится влаги и не деформируется, а при этом обеспечивает хорошую сохранность тепла.
Солнечный коллектор своими руками
Большую роль играет конструкция теплицы. Из-за работы с несимметричными конструкциями, эффективность от обогрева теплицы увеличивается на 25% в сравнении с обычными конструкциями.
Строим солнечный коллектор для теплицы самостоятельно, ДачаСадовода
Солнечный коллектор - агрегат, производящий нагрев воды применением солнечной энергии. Для рассмотрения возьмем самый оптимальный и наиболее качественный вариант – схему солнечного коллектора из поликарбоната. Рассмотрим подробно все нюансы данного агрегата.
Солнечный коллектор состоит он из листов ячеистого поликарбоната или же полипропилена. К торцам этих листов и крепится сам коллектор. Монтируют такие листы в специальный жестяной крытый короб. В качестве крышки применяется также лист из того же материала (поликарбоната).
Также можно солнечный коллектор из поликарбоната накрыть и стеклянной крышкой, но стоит учитывать свойства поликарбоната, который, при вполне достаточной светопроницаемости, способен создать достаточный парниковый эффект, равносильный двойному остеклению. Ведь поликарбонат фактически состоит из двух слоев. К тому же, данный материал намного более прочен, чем стекло, позволяя спокойно переносить удары крупных градин. Это поможет сохранить систему в полностью рабочем состоянии даже в том случае, если наружное покрытие подвергнется деформации в процессе града.
Также немаловажно обеспечение теплоизоляции задней стенки коллектора. Оптимальным материалом для этого есть листы пенополистирола, поскольку данный материал не только достаточно легок, но и обладает весьма приемлемой ценой. При использовании полипропиленового утеплителя стоимость конструкции возрастет.
Для коллектора применяют ячеистый поликарбонат, толщины 4-25 мм. Все зависит от количества членов семьи. К примеру, для 4-х человек достаточно будет и поликарбоната 4-8 мм в толщину. Потребуется пара листов разного размера. Первый берется таких же размеров, что и короб. Второй же лист поликарбоната для солнечного коллектора должен входить внутрь короба, имея при этом зазоры необходимой ширины, поэтому он несколько меньше.
Материалы, необходимые для монтажа коллектора:
Вначале, в обоих видах труб проделываются продольные разрезы, в которые впоследствии вставляется поликарбонатный ячеистый лист. Подаваемая снизу вода поступает в желобки листа, где прогревается и за счет эффекта термического сифона поднимается к верхней трубе, откуда отводится к накопителю.
Концы трубы остаются нетронутыми, чтобы в дальнейшем была возможность подключить или заглушить их. Разрез в трубе берется тех же размеров, что и ширина коллекторной части.
При вставке поликарбонатного листа в пропил есть небольшой нюанс. За счет внутреннего напряжения пластика, пропил сходится. Поэтому вставку необходимо производить осторожно, следя за тем, чтобы лист не вошел в трубу, слишком глубоко - это будет мешать нормальной циркуляции воды. Расширять пропил не стоит, поскольку за счет его напряжения труба крепче держится за поликарбонатный лист и происходит компенсация внутрилистового давления. Небольшая подгонка, конечно же, допустима.
Для улучшения сцепления поверхностей с герметиком, края листа поликарбоната обрабатывается наждачной бумагой перед вставкой в трубу. Также нужно обезжирить место будущего стыка.
Следующим этапом производится герметизация стыков трубы с рабочей поверхностью коллектора. Этап этот достаточно важен, поэтому на герметике экономить не стоит. Простой силиконовый не достаточно хорош.
Для большего уровня поглощения солнечного тепла, поверхность солнечного коллектора из поликарбоната необходимо покрасить. Кстати, для обустройства рабочей поверхности лучше применять матовый черный полипропилен. Это поможет лишний раз не отвлекаться на возможные сложности в работах по окрашиванию, да и заодно сэкономит Ваши средства.
По завершении покраски, приходит черед уголков с металлической резьбой. Они закрепляются на концах труб при помощи термоклея. Данное дополнение, как и гибкие шланги с армировкой, значительно облегчит процесс подключения и отключения коллектора.
Устанавливаем солнечный коллектор в короб
В первую очередь производится монтаж листа пенополистирола на заднюю стенку каркаса, для чего чаще всего применяется монтажная пена, или же банально – клей. Дальше – монтаж коллектора. Применяя хомуты из металла, или же пластика, закрепляем коллектор как можно плотнее к пенопласту, производя крепление с максимальным качеством. Финальным этапом идет монтаж поликарбоната с лицевой стороны. Производится крепление с применением саморезов.
На чердак строения устанавливается объемный (160 литров) накопительный бак, утепленный минеральной ватой. Он соединяется с системой подачи горячей воды (отбор горячей воды). Подача горячей воды из бака производится без дополнительного давления, самотеком, для подачи же холодной устанавливается насос, подающий воду из колодца/скважины.
Монтируют солнечный коллектор из поликарбоната таким образом, чтобы верх коллектора не был выше накопительного бака, что позволяет воде циркулировать естественным путем. Горячая будет подниматься в бак, заменяясь холодной. Для этого также трубку, по которой подается горячая вода, крепят чуть выше середины накопителя, что помогает накапливать горячую воду вверху бака.
Еще практикуется установка двух или нескольких установок с солнечными коллекторами из поликарбоната по разным сторонам крыши, что помогает увеличить количество горячей воды, поступающей в бак, а также стабильность ее нагревания.
Солнечный коллектор из поликарбоната, Строй Быт
С проблемами обогрева жилых помещений и получения горячей воды приходится сталкиваться практически каждому владельцу частного дома. На сегодняшний день существует множество самых разнообразных систем, позволяющих с успехом решать упомянутые задачи. Отдельного внимания заслуживают альтернативные источники отопления, в частности коллектор, использующий в качестве топлива солнечную энергию. Такой агрегат предельно прост в сборке и выгоден в эксплуатации.
Средний коэффициент полезного действия самодельных солнечных коллекторов достигает 50-60%, что является вполне хорошим показателем.
Профессиональные агрегаты имеют КПД порядка 80-85%, но нужно учитывать тот факт, что стоят они довольно дорого, а приобрести материалы для сборки самодельного коллектора может себе позволить практически каждый.
Мощности обыкновенного солнечного коллектора будет достаточно для подогрева воды и отопления жилых комнат.
В данном отношении все зависит от особенностей конструкции, которые определяются и просчитываются в индивидуальном порядке.
Сборка агрегата не требует наличия сложных в обращении и труднодоступных инструментов и дорогостоящих материалов.
Существует несколько разновидностей рассматриваемой конструкции. Они отличаются друг от друга эффективностью и итоговой стоимостью. При любых обстоятельствах самодельный агрегат будет стоить на порядок дешевле, чем заводская модель с аналогичными характеристиками.
Одним из наиболее оптимальных вариантов является вакуумный солнечный коллектор. Это наиболее бюджетный и простой в своем исполнении вариант.
Рассматриваемые агрегаты имеют довольно простую конструкцию. В целом система включает в свой состав пару коллекторов, аванкамеру и накопительную емкость. Работа солнечного коллектора осуществляется по простому принципу: в процессе прохождения солнечных лучей через стекло происходит их превращение в тепло. Система организована так, что выйти из замкнутого пространства эти лучи не в состоянии.
Установка функционирует по термосифонному принципу. В процессе нагревания теплая жидкость устремляется вверх, вытесняя оттуда холодную воду и направляя ее к источнику тепла. Это позволяет отказаться даже от применения насоса, т.к. жидкость будет циркулировать сама по себе. Установка накапливает энергию солнца и на протяжение продолжительного времени сохраняет ее внутри системы.
Компоненты для сборки рассматриваемой установки продаются в специализированн ых магазинах. По своей сути такой коллектор является трубчатым радиатором, установленным в специальную коробку из древесины, одна из граней которой выполнена из стекла.
Для изготовления упомянутого радиатора используются трубы. Оптимальным материалом изготовления труб является сталь. Подводка и отводка делаются из труб, традиционно применяемых при устройстве водопровода. Обычно используются трубы на ¾ дюйма, также хорошо подойдут изделия на 1 дюйм.
Решетка делается из труб меньшего размера с более тонкими стенами. Рекомендованный диаметр составляет 16 мм, оптимальная толщина стенок — 1,5 мм. Каждая решетка радиатора должка включать в свой состав 5 труб длиной по 160 см каждая.
Первый этап – сборка короба. Для сборки упоминавшегося ранее короба используются деревянные доски шириной порядка 12 см и толщиной 3-3,5 см. Днище выполняется из оргалита либо фанерного листа. Дно обязательно усиливается при помощи реек размером 5х3 см. Длину реек подбирайте по размерам днища.
Второй этап – утепление короба. Короб нуждается в качественном утеплении. Лучший и наиболее удобный в использовании вариант – плиты пенопласта. Также хорошо подойдет минеральная вата. Утеплитель укладывается на дно короба.
Третий этап – обустройство короба для радиатора. Уложенный утеплитель необходимо укрыть слоем оцинкованного листового металла. Для соединения радиатора и уложенного листа металла используются хомуты. Предварительно окрасьте трубу радиатора и металлический настил черной матовой краской.
Снаружи коробка окрашивается в белый, а стекло герметизируется при помощи специально предназначенных для таких задач составов. Это позволит минимизировать потери тепла. Соединение труб выполняется в стандартном порядке при помощи тройников, муфт, а также уголков. Применяемые при сборке коллектора трубы без особых усилий соединяются вручную.
Четвертый этап – подготовка аккумулирующего бака. За накопление тепла в рассматриваемой системе отвечает бак, емкость которого может находиться в пределах 200-400 л. Конкретный объем подбирайте с учетом вашей личной потребности в воде. Бак можно сделать из бочки. Если найти подходящую бочку не удастся, используйте трубы.
Бак нуждается в утеплении. Лучше всего установить его в короб из фанерных листов или деревянных досок, а пространство между стенками коробки и емкости заполнить опилками, пенопластом или другим теплоизоляционны м материалом.
Пятый этап – подготовка аванкамеры. В состав рассматриваемой системы входит агрегат под названием аванкамера. Главной функцией этого приспособления является нагнетание постоянного избыточного давления, требуемого для полноценной работы системы на основе солнечного коллектора. Аванкамера изготавливается из подходящей емкости на 35-45 л. Прекрасно подойдет бидон. Дополнительно агрегат комплектуется подпитывающим устройством для автоматизации работы.
Схема циркуляции теплоносителя
Первый этап – установка накопителя и аванкамеры. Упомянутые агрегаты размещаются на чердаке дома. Убедитесь, что потолок в месте установки сможет выдержать вес емкостей с водой. Установите аванкамеру рядом с накопителем. Сделайте это так, чтобы уровень жидкости в аванкамере был выше уровня воды в накопительной емкости примерно на 100 см.
Второй этап – выбор места для установки солнечного обогревателя. Агрегат закрепляется на южной стене строения. Важно выдержать правильный уклон обогревателя к горизонту. Оптимальным считается значение в 45 градусов. Коллектор необходимо прикрепить к дому так, чтобы солнечные панели выглядели как продолжение кровли.
Третий этап – соединение отдельных элементов. Для выполнения этой задачи вам нужно купить дюймовые и полудюймовые стальные трубы. Полудюймовые вы будете использовать для соединения высоконапорных элементов системы – от места ввода воды до аванкамеры. Дюймовые трубы применяются в низконапорной части.
Важно, чтобы соединения были герметичными, воздушные пробки в данном случае недопустимы.
Предварительно трубы необходимо покрасить в белый или другой светлый цвет. Поверх краски закрепляется слой теплоизоляционно го материала. В данном случае оптимально подойдет поролон. Поверх утеплителя наматывается слой полиэтилена, а затем тканой ленты. В завершении трубы снова окрашиваются в белый цвет.
Четвертый этап – заполнение системы жидкостью. Воду нужно подавать через специальные дренажные вентили, установленные внизу радиаторов. Это позволит избежать образования воздушных заторов. Когда из дренажа начнет течь вода, операцию можно считать завершенной.
Пятый этап – подключение аванкамеры. Данный агрегат необходимо подключить к водопроводному вводу. После подсоединения следует открыть расходный вентиль. Вы увидите, что количество воды в аванкамере начнет уменьшаться.
Преимуществом подобного солнечного коллектора, собранного своими руками, является то, что он сможет подогревать воду даже при пасмурной погоде.
Ночью температура воздуха становится ниже температуры подогретой воды. В подобных условиях коллектор начнет обогревать окружающую среду и в целом работать в обратном режиме. Чтобы этого избежать, система комплектуется вентилем, позволяющим предупреждать возможность обратной циркуляции. Достаточно будет попросту перекрыть этот вентиль вечером, и энергия сохранится в системе.
При недостаточно высокой теплопроводности коллектора ее можно повысить путем добавления секций. Конструкция позволит вам сделать это безо всяких затруднений.
Таким образом, в самостоятельной сборке солнечного обогревателя нет ничего сложного. Больших денежных вложений такая работа тоже не требует, однако настоятельно рекомендуется покупать только высококачественн ые материалы от известных производителей. Подойдите к работе с максимальной ответственностью, не нарушайте приведенные рекомендации, и вы получите отличный источник тепла и горячей воды, работающий на бесплатной энергии. Удачной работы!
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.
Уровень развития современных технологий и материалов настолько высок, что не использовать энергию солнца - это неразумно с финансовой стороны и преступно по отношению к окружающей среде. К сожалению, приобретение промышленных установок для получения электроэнергии и тепла иррационально ввиду их высокой стоимости. Тем не менее выход есть: сделать производительный гелиоколлектор собственноручно из материалов, которые можно найти в ближайшем строительном магазине.
Солнечный водонагреватель (жидкостной гелиоколлектор) - это устройство, которое с помощью энергии Солнца нагревает теплоноситель. Он применяется для отопления помещений, организации горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах и т. д.
Солнечный коллектор обеспечит дом горячей водой и теплом
Предпосылками для использования экологичного водонагревателя является тот факт, что солнечное излучение падает на Землю круглый год, хоть и отличается интенсивностью зимой и летом. Так, для средних широт суточное количество энергии в холодное время года достигает 1–3 кВт*ч на 1 кв.м, тогда как в период с марта по октябрь эта величина варьируется от 4 до 8 кВт*ч/м 2 . Если же говорить о южных регионах, то цифры можно смело увеличивать на 20–40%.
Как видно, эффективность работы установки зависит от региона, но даже на севере нашей страны гелиоколлектор обеспечит потребность в горячей воде - главное, чтобы на небе было поменьше туч. Если же говорить о средней полосе и южных областях, то работающая от Солнца установка сможет заменить бойлер и перекрыть потребности теплоносителя отопительной системы в зимнее время. Разумеется, речь идёт о производительных водонагревателях в несколько десятков квадратных метров.
Экономить средства из семейного бюджета поможет солнечная батарея. Изготовить её самостоятельно поможет следующий материал:
| Средняя дневная сумма солнечной радиации,кВт*ч/м 2 | |||||||||
| Мурманск | Архангельск | Санкт-Петербург | Москва | Новосибирск | Улан-Удэ | Хабаровск | Ростов-на-Дону | Сочи | Находка |
| 2,19 | 2,29 | 2,60 | 2,72 | 2,91 | 3,47 | 3,69 | 3,45 | 4,00 | 3,99 |
| Средняя дневная сумма солнечной радиации в декабре, кВт*ч/м 2 | |||||||||
| 0 | 0,05 | 0,17 | 0,33 | 0,62 | 0,97 | 1,29 | 1,00 | 1,25 | 2,04 |
| Средняя дневная сумма солнечной радиации в июне, кВт*ч/м2 | |||||||||
| 5,14 | 5,51 | 5,78 | 5,56 | 5,48 | 5,72 | 5,94 | 5,76 | 6,75 | 5,12 |
Гелиоколлекторы, построенные в домашних условиях, не идут ни в какое сравнение с устройствами заводского изготовления, но и самодельная солнечная установка сократит расходы на подогрев воды в бытовых целях и сэкономит электричество при подключении к стиральной и посудомоечной машине.
Достоинства солнечных водонагревателей:
Что касается отрицательных моментов, то без них не обходится ни одна установка для получения альтернативной энергии. В нашем случае к минусам относятся:
Рассматривая плюсы и минусы солнечных водонагревателей, не стоит забывать и об экологической стороне вопроса - подобные установки безопасны для человека и не наносят вреда нашей планете.
Заводской гелиоколлектор напоминает конструктор, с помощью которого можно быстро собрать установку требуемой производительности
В зависимости от температуры, которую развивают гелионагреватели, различают:
В домашних условиях можно построить солнечный водонагреватель первого или второго типа. Для изготовления коллектора высоких температур понадобится промышленное оборудование, новые технологии и дорогостоящие материалы.
По конструкции все жидкостные гелиоколлекторы разделяются на три вида:
Плоский солнечный коллектор представляет собой невысокий теплоизолированный короб. Внутри установлена светопоглощающая пластина и трубчатый контур. Поглощающая панель (абсорбер) имеет повышенную теплопроводность. За счёт этого удаётся достичь максимальной передачи энергии теплоносителю, циркулирующему по контуру водонагревателя. Простота и эффективность плоских установок нашла отражение в многочисленных конструкциях, разработанных народными умельцами.
Внутри плоского гелиоколлектора - светопоглощающая пластина и трубчатый контур
Принцип действия вакуумных солнечных водонагревателей основан на эффекте термоса. В основе конструкции лежат десятки двойных стеклянных колб. Внешняя трубка изготавливается из ударопрочного, закалённого стекла, которое противостоит граду и ветру. Внутренняя трубка имеет специальное напыление для увеличения светопоглощающей способности. Из пространства между элементами колбы откачан воздух, что позволяет избежать тепловых потерь. В центре конструкции проходит медный тепловой контур, заполненный легкокипящим теплоносителем (фреоном) – он и является нагревателем вакуумного гелиоколлектора. В процессе технологическая жидкость испаряется и передаёт тепловую энергию рабочей жидкости главного контура. В этом качестве чаще используется антифриз. Такая конструкция обеспечивает работоспособность системы при температурах до -50 °C. В домашних условиях построить подобную установку сложно, поэтому самодельных конструкций вакуумного типа насчитываются единицы.
В основе конструкции вакуумного гелиоколлектора - множество двойных стеклянных колб
Гелиоконцентратор в основе имеет сферическое зеркало, способное фокусировать солнечное излучение в точку. Нагрев жидкости происходит в спиральном металлическом контуре, который размещают в фокусе установки. Достоинством гелиоконцентраторов является способность развивать высокую температуру, но необходимость в системе слежения за Солнцем снижает их популярность у самодельщиков.
Построить производительный гелиоконцентратор в домашних условиях - задача непростая
Для изготовления в домашних условиях лучше всего подходят плоские солнечные нагреватели, построенные с использованием теплоизоляционных материалов, стекла с высокой пропускающей способностью и медных абсорберов.
Самодельный солнечный водонагреватель состоит из плоской деревянной рамы (короба) с глухой задней стенкой. На дне размещается главный элемент устройства - абсорбер. Чаще всего он изготавливается из металлического листа, присоединённого к трубчатому коллектору. От контакта пластины абсорбера с трубами теплообменника зависит эффективность передачи энергии, поэтому эти детали приваривают или припаивают непрерывным швом.
Сам жидкостной контур представляет собой массив из вертикально установленных трубок. В верхней и нижней части они присоединяются к горизонтальным трубам увеличенного диаметра, которые предназначаются для подачи и отбора теплоносителя. Входное и выходное отверстие для жидкости располагают диагонально - за счёт этого обеспечивается полный отъём тепла от элементов теплообменника. В качестве теплоносителя используется антифриз для систем отопления или другие незамерзающие растворы.
Абсорбер покрывается светопоглощающей краской, сверху кладут стекло, а короб защищают слоем теплоизоляции. Для упрощения задачи площадь остекления делят на части, а чтобы увеличить производительность, применяют стеклопакеты. Закрытая конструкция создаёт в гелиоколлекторе эффект термоса и одновременно предотвращает потери тепла из-за ветра, дождя и других внешних факторов.
Солнечный водонагреватель работает так:
Постоянное движение теплоносителя и наличие теплового аккумулятора позволяет накопить энергию за то время, пока светит солнце, и постепенно расходовать её даже тогда, когда светило скрывается за горизонтом.
Схема подключения солнечного коллектора к накопительной ёмкости не так сложна
Особенностью солнечных водонагревателей, построенных своими руками, является то, что практически все устройства имеют одинаковую конструкцию теплоизолированного короба. Часто каркас собирается из пиломатериалов и покрывается минеральной ватой и теплоотражающей плёнкой. Что же касается абсорбера, то для его производства используют металлические и пластиковые трубы, а также готовые узлы от ненужного бытового оборудования.
Сложенный улиткой садовый шланг или водопроводная ПВХ-труба имеет большую площадь поверхности, что позволяет использовать подобный контур в качестве водонагревателя для нужд летнего душа, кухни или подогрева бассейна. Разумеется, для этих целей лучше брать материалы чёрного цвета и обязательно использовать накопительную ёмкость, иначе в пик летней жары абсорбер будет перегреваться.
Плоский коллектор из садового шланга - простейший способ подогревать воду в бассейне
Внешний теплообменник отслужившего свой срок холодильника или морозильной камеры является готовым абсорбером гелиоколлектора. Всё, что остаётся сделать - дооборудовать его теплопоглощающим листом и установить в корпус. Конечно, производительность такой системы будет маленькой, но в тёплое время года водонагреватель из деталей холодильного оборудования перекроет потребности в горячей воде небольшого загородного дома или дачи.
Теплообменник старого холодильника представляет собой практически готовый абсорбер для небольшого гелионагревателя
Изготовление гелиоколлектора из стального радиатора не потребует даже монтажа абсорбирующей пластины. Достаточно покрыть устройство чёрной жаростойкой краской и смонтировать его в герметичный кожух. Производительности одной установки с лихвой хватит для системы горячего водоснабжения. Если же сделать несколько водонагревателей, то можно сэкономить на отоплении дома в холодную солнечную погоду. К слову, собранная из радиаторов гелиоустановка обогреет подсобные помещения, гараж или теплицу.
Стальной радиатор системы отопления послужит основой для постройки экологичного водонагревателя
Трубы из металлопластика, полиэтилена и полипропилена, а также фитинги и приспособления для их монтажа позволяют строить контуры гелиосистем любой площади и конфигурации. Такие установки обладают хорошей производительностью и используются для обогрева помещений и получения горячей воды на хозяйственные нужды (кухня, ванная и т. д.).
Достоинство гелиоколлектора из пластиковых труб - невысокая стоимость и простота монтажа
Абсорберы, построенные из медных пластин и трубок, обладают самой высокой теплоотдачей, поэтому с успехом применяются для подогрева теплоносителя отопительных систем и в горячем водоснабжении. К недостаткам коллекторов из меди относятся большие трудозатраты и стоимость материалов.
Применение медных труб и пластин для изготовления абсорбера гарантирует высокую производительность гелиоустановки
Расчёт производительности солнечного гелиоколлектора ведут исходя из того, что на 1 кв.м установки в ясный день приходится от 800 до 1 тыс. Вт тепловой энергии. Потери этого тепла на обратной стороне и стенках сооружения рассчитываются по коэффициенту теплоизоляции используемого утеплителя. Если применять пенополистирол, то для него коэффициент теплопотерь равняется 0,05 Вт/м × °C. При толщине материала в 10 см и разности температур внутри и снаружи конструкции 50 °C потери тепловой энергии составляют 0,05/0,1 × 50 = 25 Вт. С учётом боковых стенок и труб эту величину удваивают. Таким образом, суммарное количество уходящей энергии составит 50 Вт с 1 кв.м поверхности солнечного нагревателя.
Для нагрева 1 л воды на один градус потребуется 1,16 Вт тепловой энергии, поэтому для нашей модели гелиоколлектора площадью 1 кв.м и температурного перепада 50 °C удастся получить условный коэффициент производительности 800/1,16 = 689,65/кг × °C. Эта величина показывает, что установка площадью 1 кв.м в течение часа подогреет 20 литров воды на 35 °C.
Расчёт необходимой производительности солнечного водонагревателя ведут по формуле W = Q × V × δT, где Q - теплоёмкость воды (1,16 Вт/кг × °C); V - объём, л; δT - разность температур на входе и выходе из установки.
Статистика говорит, что для одного взрослого человека требуется 50 л горячей воды в сутки. В среднем, для горячего водоснабжения достаточно поднять температуру воды на 40 °C, что при расчёте по этой формуле требует затрат энергии W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. Чтобы узнать площадь гелиоколлектора, это значение нужно разделить на количество солнечной энергии, приходящееся на 1 кв.м поверхности на данной географической широте.
Расчёт требуемых параметров гелиоустановки
Предлагаемый к изготовлению гелиоколлектор в зимний солнечный день разогревает воду до температуры выше 90 °C, а в пасмурную погоду - до 40 °С. Этого хватит, чтобы обеспечить дом горячей водой. Если же вы хотите отапливать солнечной энергией жилище, то потребуется несколько таких установок.
Для изготовления водонагревателя понадобятся:
Кроме этого, подготовьте такие инструменты:
Для опрессовки контура также понадобится компрессор и манометр, рассчитанный на давление до 10 атмосфер.
Для пайки мягким припоем подойдёт простая газовая горелка
Контур гелиоколлектора работает под давлением, поэтому особое внимание уделяют герметичности соединений
Для сборки радиатора можно использовать специальные фитинги, но в таком случае значительно увеличится стоимость гелиосистемы. Кроме того, разборные соединения не гарантируют герметичность конструкции при переменных термодинамических нагрузках.
Компрессор присоединяют при помощи штуцера
Если подходящую ёмкость для проверки коллектора найти не удалось, то можно собрать её своими руками. Для этого из подручных средств (обрезки пиломатериалов, кирпич и т. д.) делают короб или простейшее заграждение и застилают его полиэтиленовой плёнкой.
Пайка полотна абсорбера выполняется сплошным швом
Чернение меди - один из наиболее ответственных этапов изготовления абсорбера
В качестве жидкости для химического чернения можно использовать раствор едкого натра (60 г) и персульфата калия или надсернокислого аммония (16 г) в воде (1 л). Помните о том, что эти вещества представляют опасность для человека, а сам процесс окисления меди связан с выделением вредных газов. Поэтому обязательно применение защитных средств - респиратора, очков и резиновых перчаток, а сами работы лучше проводить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.
Отверстия необходимы для микровентиляции
При сборке корпуса обязательно используют строительный угольник, иначе конструкция может получиться кособокой
Лучше использовать минеральную вату с влагоотталкивающей пропиткой
Схема внутреннего «пирога» гелиоколлектора
Для герметичности используют обычный оконный уплотнитель
В собранном виде тощина гелиоколлектора составляет около 17 см
Чтобы предотвратить попадание влаги и утечку тепла, на всех этапах стыки и места сопряжений деталей обрабатывают силиконовым герметиком. Для защиты конструкции от осадков древесину покрывают специальным составом и окрашивают эмалью.
Для размещения гелиоколлектора выбирают просторное место, которое не затеняется весь световой день. Монтажный кронштейн или подрамник изготавливают из деревянных реек или металла с таким расчётом, чтобы наклон водонагревателя регулировался в пределах от 45 до 60 градусов от вертикальной оси.
Схема подключения гелионагревателя в системе с принудительным движением теплоносителя
Накопительный бак для уменьшения тепловых потерь размещают как можно ближе к установке. В зависимости от условий организуют естественную или принудительную циркуляцию теплоносителя. В последнем случае используют контроллер с термодатчиком, врезанным в выходной патрубок. Прокачка рабочей жидкости по контуру будет включаться, когда её температура достигнет запрограммированного значения.
Сезонно-работающую систему заправляют водой, тогда как круглогодичное использование солнечного водонагревателя требует применения незамерзающей жидкости. Идеальный вариант -специальный антифриз для гелиосистем, но для экономии используют и жидкости, предназначенные для автомобильных радиаторов или бытовых отопительных систем.
Постройка гелиоколлектора - не только интересное и захватывающее занятие. Солнечный водонагреватель будет экономить ваш семейный бюджет и станет доказательством того, что защищать окружающую среду можно не только на словах, но и реальными делами.
Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.
Солнечный коллектор – это альтернативный источник получения тепловой энергии за счёт использования солнечной. Сейчас это удобное приспособление уже не новшество, но позволить себе его установку может далеко не каждый. Если подсчитать, покупка и монтаж коллектора, который удовлетворит бытовые нужды среднестатистической семьи, могут обойтись в пять тысяч американских долларов. Само собой, окупаемости такого источника придется ждать довольно долго. Но почему бы не сделать солнечный коллектор своими руками и установить его?
Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.
Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.
Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.
Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.
Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.
При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.
Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.
К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.
Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.
Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.
Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.
Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.
Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.
Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.
Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.
Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.
Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.
Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.
Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.
На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.
Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:
Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:
Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.
Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.
Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.
Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:
Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.
Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.
Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.
Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.
Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.
Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.
С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.
Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.
Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.
Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.
В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.
Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.
На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.
Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.
