Дороговизна традиционных энергоресурсов вынуждает компании, выпускающие водонагреватели и отопительные приборы, внедрять всё новые и новые технологические разработки. Они позволяют экономить энергию и работать с более высоким КПД. Вместе с тем, солнечная энергия совершенно бесплатна, поэтому, потратившись один раз на установку солнечного водонагревателя (солнечного коллектора), можно экономить значительные средства в дальнейшем. Конечно, можно купить заводское устройство, предназначенное для нагревания воды с помощью энергии Солнца. Однако такие солнечные коллекторы имеют довольно высокую цену, поэтому рассмотрим, как сделать солнечный водонагреватель своими руками.

изображение промышленного солнечного коллектора, установленного на крыше здания

Солнечный коллектор

Изготовление солнечного водонагревателя

Процесс изготовления солнечного водонагревателя делится на несколько этапов. Сначала необходимо собрать светоулавливающее устройство, которое представляет собой короб с хорошей теплоизоляцией, остеклённый с одной стороны по всей своей площади. Для наиболее полного улавливания солнечного излучения, вся внутренняя поверхность короба имеет чёрное светопоглощающее покрытие.

В качестве теплообменника изготавливаем плоский радиатор, состоящий из металлических или пластиковых труб. Теплообменник также необходимо окрасить черной термостойкой краской или чернить химическим способом.  Далее производится установка радиатора в корпус, окончательная сборка и подключение к трубопроводу.

самодельный солнечный коллектор

Солнечный водонагреватель можно сделать самостоятельно

Необходимые материалы

Для изготовления устройства, предназначенного для нагрева воды солнечной энергией, понадобятся:

  • Стекло толщиной 3-4мм;
  • Брус 50х50мм для усиления корпуса;
  • Деревянные рейки 20х30мм с выбранной четвертью для построения рамы;
  • Доски толщиной 20-25мм и шириной до 150мм;
  • Фанера или лист OSB толщиной до 10мм;
  • Крепёж для труб или полоса жести для крепления радиатора;
  • Металлические уголки и мебельные петли для сборки короба и рамы;
  • Утеплитель с металлизированным покрытием;
  • Минеральная вата или пенополистирол;
  • Лист оцинкованной жести;
  • Медные и металлические трубы диаметром 50мм и 10-15мм (возможно применение пластиковых труб диаметром 20-25мм);
  • Соединительные муфты, хомуты.
  • Резиновый уплотнитель для окон и дверей.
  • Чёрная краска, герметик.
  • Металлический бак или пластиковая бочка на 200-250 литров.
  • Аквакамера (можно купить готовую).
короб самодельного коллектора

Конструкция короба

Изготовление короба

  1. Для изготовления корпуса будущего водонагревателя собирают короб необходимого размера из приготовленных досок. Дно корпуса зашивают фанерой или OSB. Будет нелишним перед прикручиванием дополнительно посадить щит для дна на жидкий силиконовый или резиновый герметик. После сборки основания, все соединения и щели необходимо тщательно загерметизировать.
  2. Внутреннюю часть корпуса оклеивают теплоотражателем (блестящей стороной к радиатору). Это позволит дополнительно избежать потерь тепла. Далее все поверхности защищают слоем минеральной ваты или пенополистирольными полосами.
  3. Установленную теплоизоляцию закрывают сверху жестяными листами. Все щели промазывают герметиком.
  4. Окрашивают внутреннюю поверхность корпуса черной термостойкой краской.
  5. Из деревянных реек монтируют раму под остекление. Для этого нарезают рейки необходимого размера и соединяют их при помощи металлических уголков. Далее с обеих сторон рамы устанавливают стекло, предварительно промазав выбранную четверть реек жидким уплотнительным материалом.
  6. Посредством мебельных петель прикручивают раму к основанию корпуса. Наклеивают на торцы досок полосы резинового уплотнителя.
  7. Предварительно загрунтовав, окрашивают наружные поверхности корпуса водонагревателя масляной краской или эмалью черного цвета.

На этом сборку корпуса можно считать завершённой.

Радиаторы для солнечного коллектора

Радиатор

Для изготовления радиатора лучше всего подходят медные трубы, учитывая отличную теплопроводность этого металла. Единственным их недостатком, как и стальных изделий, можно считать трудность монтажа, ведь в первом случае потребуются навыки по пайке медных материалов, а во втором – умение работать со сварочным аппаратом. Проще всего применить полипропиленовые трубы, спаянные особым образом, или использовать в качестве радиатора черную полиэтиленовую трубу, свёрнутую спиралью.

Вариант с применением пластиковых труб – самый простой, но он будет иметь самый низкий КПД из всех рассматриваемых.

    При изготовлении радиатора из металлических труб придерживаются следующих этапов:

  1. Подготавливают два отрезка трубы диаметром 25-50мм необходимой длины. Также нарезают необходимое количество отрезков труб диаметром 10-15мм.
  2.  Сверлят отверстия в толстой трубе через каждые 10см.
  3.  Вставляют отрезки труб в отверстия с таким расчетом, чтобы их торцы выступали с обратной стороны не более чем на 5мм.
  4. Запаивают или заваривают соединения.
  5. По диагонали радиатора к торцам 50мм труб приваривают резьбовые изгибы для внешних подключений. Другие торцы необходимо заглушить.
  6. Производят окраску радиатора чёрной термостойкой краской в несколько слоёв.

В случае, когда радиатор изготавливают из медных труб, можно выполнить их чернение химическим способом. Состав раствора и технологию процесса можно найти в сети.

При построении радиатора полипропиленовыми трубами, их паяют горизонтальными рядами с промежутком в 10см. На краях радиатора устанавливают резьбовые фитинги.

Полиэтиленовую можно свернуть спиралью (можно установить несколько таких бухт последовательно). На её концах также устанавливают фитинги для подключения внешних трубопроводов.

изображение монтажа металлического радиатора

Изготовление металлического радиатора

Монтаж коллектора

Перед установкой радиатора в короб, намечают места в его стенках, через которые будут проходить отводы для присоединения труб подачи и отбора воды. Далее по этим меткам сверлят отверстия необходимого диаметра. Радиатор в корпус устанавливают вплотную к днищу, зафиксировав его по всей длине каждого элемента в 4-5 местах при помощи спецкрепежа или полосок жести. Накрывают корпус коллектора рамой и жёстко фиксируют ее при помощи уголков и саморезов. Все щели герметизируют силиконовым герметиком или жидкой резиной.

Солнечный коллектор устанавливают на солнечной стороне, под наклоном 45 градусов к вертикали.

фото самодельного водонагревателя, установленного на крыше

Самодельный водонагреватель, установленный на крыше

Обустройство и подключение теплоаккумулятора

В бак, бочку или другую ёмкость, которую планируется использовать в качестве теплоаккумулятора, врезают резьбовые отводы. Одну точку подключения предусматривают снизу ёмкости, для подачи холодной воды. Врезку сгона для отбора нагретой жидкости устраивают в верхней части гидроаккумулятора. Далее ёмкость утепляют при помощи минеральной, базальтовой, каменной ваты, пенополистирола или другого теплоизоляционного материала. Лучше всего это сделать, установив бак в ящик подходящего размера и заполнив всё внутреннее пространство утеплителем. На 0.5-0.8м выше бака устанавливают аквакамеру с поплавковым клапаном для создания постоянного небольшого давления в системе.

схема подключений солнечного коллектора

Схема подключения солнечного водонагревателя

Теплоаккумулятор устанавливают на чердаке дома. В таком случае будет создаваться необходимый напор горячей водоподачи.

Для напорного трубопровода высокого давления от водопровода до аквакамеры используют ½” трубы. Низконапорный трубопровод лучше монтировать 1” трубами. При этом верхняя часть гидроаккумулятора соединяется с верхним патрубком коллектора, а нижняя, соответственно, с патрубком, расположенным снизу. На «верхней» магистрали устанавливают тройник для отвода горячей воды.

Изображение теплоаккумулятора, установленного на чердаке или  возвышенности возле дома

Теплоаккумулятор лучше всего установить на чердаке

Заполнять систему водой лучше всего через нижний патрубок радиатора. При этом в нём не останется воздушных пробок.

После полного наполнения, из дренажного отверстия аквакамеры польется вода. Далее включают подачу воды из водопровода и наполняют бак.

При отборе части горячей воды, поплавок аквакамеры опустится и откроет клапан подачи. Необходимое количество холодной воды вновь поступит в нижнюю часть ёмкости, не смешиваясь с нагретой жидкостью. Установка бака на высоте обеспечит нормальное давление горячей воды.

Правильно смонтированный солнечный коллектор сможет полностью обеспечить общедомовые потребности в горячей воде, при этом не расходуя ни копейки из семейного бюджета.

Видео о том, как сделать солнечный водонагреватель своими руками