Делаем простой солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция
Солнечные коллекторы – это отличный способ сэкономить 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 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.
Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «впитывает» солнечную энергию, потом это тепло передается теплоносителю (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 электрических приборов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.
Принцип работы такого солнечного коллектора заключается в следующем:
- Солнце нагревает жидкость в коллекторе
- Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятор
- Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде
- Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
- Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
- Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
- Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.
Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорбера 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 отопления – абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего 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 в 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. Используется 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 водонагреватели своими руками: схема :
Экологические проблемы постоянно диктуют новые условия жизни. Это связано как с чистотой окружающей среды, так и с дефицитом энергоресурсов.
По данным всемирных организаций, их количество не безгранично, и для решения данной проблемы выделяется огромное количество ресурсов. Это и финансовые вложения, и научные проекты, и множество прочих мероприятий.
Такой подход дает свои плоды, и в результате в жизни общества появляются качественно новые приборы, инструменты и методы, внедряемые как в производственные процессы, так и в будничную жизнь людей.
Одним из таких нововведений являются энергосберегающие системы, использующие альтернативные источники энергии, главным и наиболее мощным из которых является солнечное излучение.
Как и у всех источников энергии, его использование сопровождается рядом проблем, самой актуальной из которых является короткий период применения в холодных климатических зонах.
Однако, несмотря на это, имеется ряд эффективных методов, использующих принципы накопления солнечной энергии.
Солнечные водонагреватели с древности до современности
Есть много способов использования солнечной энергии. Одним из наиболее популярных методов, применяемых как в бытовых, так и в промышленных условиях, стали солнечные водонагреватели.
Эти устройства используются веками, а с применением современных технологий получили новый виток популярности.
С древних времен и до недавних пор воду, как и другие жидкости, при помощи солнца нагревали в открытых или закрытых емкостях темного цвета, что способствовало скорейшему подогреву.
Сейчас же, в электронный век, все чаще применяются более современные элементы, которые позволяют не только нагревать воду при помощи солнца, но и поддерживать заданную температуру теплоносителя.
Они включают массу технических разработок, касающихся как используемых структурных элементов, так и способов управления. Их конструкция разнообразна и в большинстве своем зависит от целевого назначения прибора, а также применяемых технологий и материалов.
Часть из них выпускается только промышленным способом, но другая часть может исполняться и в кустарных условиях.
Виды и классификация приборов
На практике реализован ряд принципов, которые позволяют использовать энергию Солнца. Различают несколько вариантов конструкции, независимо от того, сделан солнечный водонагреватель своими руками или нет. Главный критерий классификации – теплоноситель. Он может быть жидким и металлическим.
В качестве теплоизолятора может использоваться вакуум. Солнечные водонагреватели могут быть прямого действия или косвенного.
В первом случае вода нагревается непосредственно солнцем, а во втором случае это происходит путем преобразования солнечной энергии в электрическую, а затем в тепловую, которая и нагревает жидкость.
В замкнутом или разомкнутом контуре она может передвигаться также двумя способами, зависящими от типа структуры – принудительно при помощи насосов и других нагнетающих давление установок или самотеком. Также их можно разделить по области применения.
Например, солнечные водонагреватели для дома относятся к числу малопроизводительных устройств. Они характеризуются небольшими размерами.
А солнечный водонагреватель для бассейна или другого объекта временного использования, предназначенный для постоянного многоцелевого нагрева воды в больших количествах, имеет и соответсвующие размеры, а также относится к другому классу.
Производители и потребители
На рынке представлен ряд производителей, имеющих опыт в подобных разработках и создающих массово такие изделия. Основные фирмы-конкуренты – VIESMANN, SOLVIS, VAILANT. Главные государства потребители – Саудовская Аравия, Израиль, Мальта и многие страны Евросоюза. Кроме того, это направление активно популяризируется в Китае, РФ, США и Австралии.
Ценовая политика и материалы для изготовления
Солнечный водонагреватель, цена которого велика, пользоваться спросом не будет, поэтому модели продвигаемых изделий либо изготовляют из дешевых материалов, либо их мощность делают максимальной, чтобы товар мог себя в скором времени окупить. В южном Китае экономят на теплопроводниках.
Их делают пластинчатыми, но при этом результат не страдает – мощности изделий хватает, поскольку Солнце здесь гораздо активнее, чем в северных регионах. В холодных странах используют более дорогие теплоизолированные системы на основе солнечных батарей.
Они более энергоэффективны, и их стоимость соответствующая.
Рынок солнечных коллекторов также предлагает потребителям разные модификации готовых систем. К примеру, простая модель для дома стоит от 300 у.е. Но есть и модели с дополнительным оборудованием, которое существенно упрощает эксплуатацию. Это могут быть насосы и различные датчики. Цена таких устройств стартует от 550 у.е.
Домашний солнечный водонагреватель своими руками: схема конструкции
Бытует мнение, что устройства для нагрева от солнца имеют сложную конструкцию. Однако можно сделать солнечный водонагреватель своими руками. Схема коллектора, входящего в его состав, проста. Ее можно собрать из имеющихся запчастей или сконструировать из новых.
Она представляет собой змеевик из тонкого легко нагреваемого металла, установленный на платформу и защищенный стеклом. Соорудить солнечный водонагреватель своими руками можно за сутки. Для этого потребуется подготовить монтажную площадку в виде бетонного или плиточного покрытия.
Смонтировать на ней платформу из имеющихся легких, но прочных материалов, к примеру, дерева. И установить ее при помощи анкеров под углом на площадку.
Платформа с креплениями для змеевика окрашивается в черный цвет. Поверх устанавливаются трубы и соединяются воедино. Их также окрашивают. Сверху устанавливается обычное одинарное или двойное стекло толщиной от 4 мм, которое закрепляется в направляющих на платформе. На выведенные трубы змеевика устанавливают краны и при помощи коротких шлангов подключают к насосу.
Вакуумная модель и ее особенности
Схема солнечного водонагревателя на основе вакуума совершенно иная. Она гораздо сложнее и требует профессиональных конструкторских навыков. В ее структуру входит: теплообменник с наружной изоляцией и клапаном, подключенные к нему вакуумные трубки, расширительный бак, установленный внутри теплообменника, электронагреватель, соединительные трубки и сливной кран.
Также он может включать рабочую станцию, контроллеры и датчики в зависимости от выбранного типа.
Вакуумные трубки имеют многокомпонентную структуру, состоящую из собственно трубок, созданных из ударопрочного стекла, абсорберов, располагаемых внутри трубок, и ряда прочих вспомогательных элементов.
Вариант такой конструкции собирается преимущественно из уже готового набора. Купив его, можно с легкостью смонтировать солнечный водонагреватель. Цена на него колеблется в зависимости от выдаваемой мощности (количества кВт).
Преимущества и недостатки пассивных и активных типов
Солнечные водонагреватели с самотечным передвижением теплоносителя называют пассивными. При выборе такого варианта следует учитывать проблему его размещения. Движение воды здесь происходит благодаря разнице плотности холодного и нагретого теплоносителя.
Поэтому такая система должна предусматривать наличие накопительного бака и продуманную систему трубопровода. Такие гелиосистемы имеют низкую скорость накопления нагретой жидкости и это их основной недостаток. Но все плюсы от других гелиосистем в них присутствуют.
Это низкое энергопотребление, отсутствие вредных испарений и выделений, экономическая целесообразность. Поэтому солнечные водонагреватели в случае применения элементов активизации потока жидкости становятся практически незаменимыми.
Однако для этого требуются дополнительные источники энергии, их питающие, поэтому энергетически независимыми они не являются, в отличие от самотечных пассивных моделей.
Итоги
Среднему классу высокоэффективные солнечные водонагреватели не по карману. Их конструкция включает ряд дорогостоящих компонентов, срок окупаемости которых измеряется годами. Но энергонезависимый солнечный водонагреватель, своими руками выполненный – не выдумка. Его без проблем можно изготовить в домашних условиях.
Кроме того, на рынке представлен широкий ассортимент бойлеров, использующих солнечную энергетику, от мировых производителей. Большая часть подобных гелиосистем использует коллекторы, устанавливаемые на крышах зданий и на прилегающей к ним территории под углом, оптимально подобранным для заданной климатической зоны.
Часть таких изделий полностью энергонезависимы от других источников энергии. Подбор модели происходит исключительно по выдвигаемым требованиям к мощности устройства и возможности его установки в заданных условиях.
Их применение может иметь временный или постоянный характер для нагрева воды с конкретной заданной целью или для общего пользования.
Солнечный водонагреватель своими руками
Солнце — это мощный и бесконечный источник всей тепловой энергии для нашей планеты. Исходя из того, что солнечная тепловая энергия достается нам абсолютно бесплатно, возникла идея использовать ее во благо человека.
К сожалению, устройства, которые преобразуют солнечное излучение в тепло, очень дорогие, поэтому мало у кого есть возможность их приобрести. Тем не менее, при желании сделать солнечный водонагреватель своими руками может абсолютно каждый.
В этой статье мы расскажем вам, как смастерить такое устройство в домашних условиях, а также раскроем все тонкости и нюансы, связанные с данным процессом.
к содержанию ↑
Как устроен солнечный водонагреватель?
Перед тем, как приступить к процессу изготовления солнечного водонагревателя, очень важно знать его базовую комплектацию. Большинство стандартных моделей состоят из таких элементов:
- Коллектор. Это — основные детали, которые представляют из себя сеть шлангов или трубок.
- Создающее напор оборудование. Чаще всего для этих целей используется насос. В некоторых моделях вообще применяется конвекционное естественное движение или же сила гравитации, при этом, обходясь таким образом, без насоса.
- Трубопроводные элементы. Их количество и наличие полностью зависит от выбранной вами модели.
- Бак, если предусмотрен конструкцией.
к содержанию ↑
Типы солнечных водонагревателей
В зависимости от напора воды, солнечные водонагреватели можно разделить на:
- Пассивные. В пассивных приборах вода льется исключительно под действием силы гравитации, или же циркулирует благодаря конвекции. Как правило, напор в этом случае небольшой. Такие устройства делаются быстро, да и бюджет потраченный на них, невелик. Соответственно — отдача от этих водонагревателей также желает быть лучшей.
- Активные. Активные солнечные водонагреватели оснащены насосом, контролерами и клапанами. Они могут быть как с открытым, так и закрытым контуром.
Помимо вышеперечисленных характеристик, во время изготовления солнечного водонагревателя своими руками, построения схем и чертежей следует уделить еще особое внимание основному параметру, по которому и происходит классификация данных устройств. Они бывают накопительного или проточного типа.
Водонагреватели накопительного типа
В этом случае, солнце нагревает воду, которая находится в специальном резервуаре, а после нагрева до необходимой температуры потребитель получает сразу же большой объем воды. Самый банальный пример такого водонагревателя — бак, который установлен над летним душем.
Емкость его может быть произвольная, а стенки с внешней стороны окрашиваются в черный цвет. Внизу делается отверстие с насадкой в виде распылителя для душа.
Проточного типа
Суть такого водонагревателя заключается в том, что вода спускается по системе длинных шлангов или трубочек, проходя по которым она успевает прогреться. Для самостоятельного изготовления таких приспособлений можно использовать самые простые и подручные материалы, например, рубероид, пенопласт или использованные пластиковые бутылки.
к содержанию ↑
Как сделать солнечный водонагреватель в домашних условиях?
Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию по изготовлению солнечного бойлера своими руками. Процесс довольно трудоемкий, но результат того стоит.
Для начала вам необходимо подготовить нужные для работы материалы и инструменты. Вам понадобятся:
- Стекло толщиной 3-4 миллиметра;
- Деревянные рейки 20х30 миллиметров;
- Брус размерами 50х50 миллиметров;
- Доски толщиной 20 миллиметров и шириной 150;
- Полоса жести или крепеж для труб;
- Лист OSB или фанера толщиной 10 миллиметров;
- Металлические уголки;
- Мебельные петли;
- Полоса жести или крепеж для труб;
- Утеплитель с металлизированным покрытием;
- Лист оцинкованной жести;
- Минеральная вата;
- Металлические и медные трубы диаметром 10-15 миллиметров и 50 миллиметров.
- Соединительные хомуты и муфты;
- Герметик;
- Черная краска;
- Резиновый уплотнитель для дверей и окон;
- Аквамаркеры;
- Пластиковая бочка или металлический бак объемом 200-250 литров.
Как только все необходимое для работы было подготовлено, можно приступать непосредственно к изготовлению солнечного водонагревателя. Сам процесс разделен на четыре этапа, далее о которых мы поговорим более подробно.
Этап 1. Изготовление короба
В начале всего процесса нужно сделать корпус для будущего водонагревателя. Делать это следует, исходя из такой последовательности действий:
- Из приготовленных досок соберите короб нужного вам размера.
- Дно корпуса зашейте листом фанеры или OSB.
- По окончании сборки короба все стыки и щели загерметизируйте.
- Внутреннюю часть корпуса оклейте теплоотражателем. Таким образом вы избежите потери тепла.
- Обложите все поверхности слоем минеральной ваты.
- Готовый слой теплоизоляции закройте поверху жестяными листами и все щели обработайте герметиком.
- Внутреннюю поверхность корпуса обработайте черной краской.
- Установите раму для остекления из деревянных рамок. Для этого рейки нарежьте нужными вам размерами и соедините их, используя металлические уголки для этих целей.
- С обеих сторон рамы установите стекло, предварительно обработав одну четвертую реек уплотнительным материалом жидкой консистенции.
- Прикрепите раму к основанию корпуса с помощью мебельных петель.
- На торцы корпуса приклейте полосы резинового уплотнителя.
- Прогрунтуйте и покрасьте все наружные поверхности корпуса водонагревателя.
Вот и все, сборка корпуса завершена. Теперь можно смело переходить к следующему этапу.
Этап 2. Изготовление радиатора
Сделать радиатор для солнечного водонагревателя можно, соблюдая следующий ход действий:
Этап 3. Монтаж коллектора
Непосредственно перед монтажом радиатора в короб вначале нужно наметить места в его стенках, сквозь которые и будут проходить отводы для подсоединения труб подачи и отбора воды. После этого:
Финальный этап. Обустройство и подключение солнечного водонагревателя:
- В емкость, которую вы собираетесь использовать в качестве теплоаккумулятора, врежьте резьбовые отводы. Одну точку нужно сделать внизу емкости для подачи холодной воды, а вторую — устроить в верхней части для нагретой жидкости.
- После — емкость необходимо утеплить, используя для этих целей минеральную или каменную вату, а также другой теплоизоляционный материал.
- На 0,5-0,8 метров выше бака монтируется аквакамера в комплекте с поплавковым клапаном для того, чтобы постоянно создавалось постоянное небольшое давление в системе. Кроме того, для монтажа напорного трубопровода от водопровода до аквакамеры следует использовать половину одной трубы.
- После полного наполнения емкости из дренажного отверстия аквакамеры будет литься вода. Далее можно включить подачу воды из водопровода и наполнить бак.
Вот и все, ваш солнечный водонагреватель готов!
к содержанию ↑
Видеоматериал
Несмотря на всю трудоемкость процесса, самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя стоит потраченных усилий и вложенных в это предприятие денег. Мы надеемся, что наша статья поможет вам в ваших начинаниях, а готовый результат превзойдет все ваши ожидания.
Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!
Последнее время тарифы ЖКХ постоянно растут. Чтобы обезопасить себя от этого роста, нужно думать головой и принимать какие-то меры. Под лежачий камень, понятное дело, вода не потечет. Мы же, со своей стороны, хотим подбросить вам небольшую идейку и рассказать вам, как сделать собственными силами солнечный водонагреватель.
https://www.youtube.com/watch?v=H9eBcnAzXmY
Солнечный водонагреватель заводского изготовления штука просто великолепная. Но, как и все хорошие вещи, это устройство стоит хороших денег. Так почему бы не сделать его своими руками? Благо, его схема довольно проста, а процесс изготовления под силу любому мастеровому человеку.
Как изготовить простейшую модель солнечного водонагревателя
Простейшим решением солнечного водонагревателя является бочка, окрашенная в черный цвет и установленная на крыше. Внутридомовая магистраль подключается к этой бочке и подает подогретую воду в точки раздачи.
Бочку можно заменить простым достаточно мелким корытом, закрываемым прозрачной крышкой. В обоих случаях система должна включать в себя:
- трубу подачи холодной воды;
- трубу перелива;
- запорные элементы;
- трубу выпуска подогретой воды.
Однако при облачной погоде оба этих варианта характеризуются крайне низкой эффективностью. Что же касается использования корыта, то дело осложняется необходимостью держать его в горизонтальном положении. Это не позволяет придать емкости такое положение относительно солнца, в котором обеспечивается максимальный нагрев воды.
Как сделать полноценный солнечный водонагреватель своими руками (видео)
Основными элементами этого устройства являются:
- подпиточная емкость;
- аккумулирующий бак;
- коллектор.
Достаточно подробно об изготовлении солнечного водонагревателя рассказывается в следующем видео:
По мнению знатоков, насос в систему устанавливать не сто́ит. Циркуляция воды должна происходить естественным путем.
Чтобы добиться этого эффекта, бак необходимо установить выше теплоприемника, тогда как подпиточная емкость должна находиться выше аккумулирующей.
Другая дельная рекомендация знатоков состоит в установке теплоизоляции на резервуар, содержащий подогретую воду. Для этого можно использовать любой рулонный утеплитель.
Чтобы автоматизировать процесс пополнения воды в системе, второй бак следует оснастить поплавковым клапаном.
В системе также должен иметься вертикальный патрубок, обеспечивающий выпуск воздуха. Для обеспечения большей эффективности его, как правило, поднимают на довольно приличную высоту.
Выбор правильного материала для солнечного водонагревателя
Нагреватель можно изготовить из различных материалов. Можно, например, воспользоваться:
- черными полимерными трубами;
- медными или алюминиевыми трубками;
- секциями плоских радиаторов из стали;
- теплообменником, от пришедшего в негодность холодильника.
Основные конструктивные особенности
Основной вопрос взявшихся за изготовление солнечного водонагревателя касается размеров теплообменника. Четких рекомендаций на этот счет не существует. Если вы используете, например, стальные радиаторы, то больше двух панелей брать не стоит. Это позволит избежать утяжеления конструкции. Что же касается других материалов, то определяться приходится, исходя из конкретных обстоятельств.
Для изготовления корпуса можно воспользоваться фанерой или деревянными досками. Лицевую сторону можно укрыть прозрачным поликарбонатом, который отличается довольно большой прочностью. Накопительный бак изготавливают из листовых материалов. Лучшим вариантом является приобретение готовой емкости. Соединить же все элементы можно с помощью полимерных или металлопластиковых труб.
Чем привлекательны самодельные солнечные водонагреватели
Достоинства самодельных солнечных водонагревателей вполне очевидны:
- затраты на них окупаются довольно быстро;
- как и заводские модели, они позволяют экономить топливо и, соответственно, деньги;
- изделие готово к использованию практически немедленно.
Итак, теперь вы знаете основы данного вопроса и готовы к тому, чтобы спроектировать и сделать своими руками солнечный водонагреватель. Сделав его, вы сумеете существенно снизить расходы, связанные с содержанием своего жилища.
Как сделать солнечный водонагреватель своими руками
На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце.
Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений.
Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.
Сфера использования
Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.
К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более.
Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного.
В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.
Как нагреть воду на даче. Солнечный коллектор своими руками
К достоинствам системы можно отнести:
- большая надёжность;
- простая и понятная конструкция;
- довольно большой срок службы;
- простота монтажа;
- маленький вес;
- автономность работы;
- эффективность в эксплуатации;
- не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
- экономия на газе и электричестве.
Недостатками такой системы являются:
- высокая цена при покупке заводского оборудования;
- коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
- зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
- несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
- необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.
Солнечный коллектор нагреватель воды своими руками Часть 1
Разновидности солнечных коллекторов
Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:
- низкотемпературные — работают при 50 градусах;
- среднетемпературные — температурный диапазон 80−90 градусов;
- высокотемпературные — способны доводить теплоноситель до состояния кипения.
Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.
Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:
- вакуумные устройства;
- плоские водонагреватели;
- гелиоконцентраторы.
Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.
Солнечный коллектор своими руками
Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.
Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала.
Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры.
Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.
Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.
Солнечный коллектор своими руками — обзор, обвязка.
Устройство и принцип действия
Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева — абсорбер.
Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении.
Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.
Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.
Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами, а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.
Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.
Принцип работы следующий:
Самостоятельное производство из подручных средств
Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов.
Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок.
Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.
Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева.
Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель.
Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.
С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора.
Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус.
Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.
Использование старого радиатора — ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины.
Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время.
Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.
Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.
Особенности установки
Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня.
Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.
Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий.
Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.
Солнечный водонагреватель своими руками.
Сделать солнечный водонагреватель своими руками
Пока энергоресурсы стремительно дорожают, солнце греет землю каждый день и совершенно бесплатно. Простой расчёт показывает, что при месячном расходе воды для мытья 100 литров на одного человека, то на её подогрев нужно затратить около 90 кВт*час в месяц или 1080 кВт*час за год.
При этом летним днём в Киеве при ясной погоде на площадку площадью 1 м2 солнце за час посылает 1 кВт*час энергии или в среднем 8 кВт*час за день. Очевидно, что если суметь использовать хотя бы часть этой бесплатной солнечной энергии для горячего водоснабжения, то можно получить значительную экономию.
Горячая вода с помощью нагревательного бака
Самой простой системой для солнечного водоснабжения дома является нагревательный бак. Это просто ёмкость для воды, которая греется днём солнечными лучами. Тем не менее, такой простейший солнечный нагреватель очень эффективен для снабжения тёплой водой в летнее время и получил широкое применение для так называемого «летнего душа».
Карта солнечной радиации для Украины
Если нагревательный бак укомплектовать резервуаром для хранения теплой воды, то можно получить ещё более эффективную солнечную нагревательную установку, которая будет снабжать Вас тёплой водой летом и окупится за пару сезонов. Рассмотрим такой солнечный водонагреватель подробнее.
Самой важной частью солнечной системы, конечно, является сам нагревательный бак. Это может быть любая емкость для воды, например, стальной куб, бочка или несколько труб большого диаметра.
Лучше всего использовать для этой цели специальный бак для летнего душа из полиэтилена объёмом 200-300 литров. Такой бак имеет рациональную для нагрева плоскую форму, не ржавеет, окрашен в чёрный цвет для лучшего теплопоглощения и ввиду небольшого веса легко монтируется на крышу.
Если такой бак просто положить под прямые солнечные лучи, то в жаркий солнечный день вода в нём нагревается к концу дня до 40-45 ºС, чего вполне достаточно для бытовых нужд. Но если теплую воду не израсходовать вечером, то за ночь, к утру она остынет.
Таким образом, тёплую воду невозможно использовать круглосуточно. Очевидно, для устранения этого недостатка нужно «остановить» потери тепла от нагретой воды.
Это можно сделать либо утеплением нагревательного бака в конце дня, либо сливом тёплой воды в утеплённую ёмкость.
Учитывая, что большинство частных домашних хозяйств используют газовые и электрические бойлеры, то выгодно использовать их для хранения тёплой воды из нагревательного бака.
Так же в отличие от утепления нагревательного бака, процесс слива менее трудоёмкий, не нужно подниматься к месту установки бака.
Более того, поскольку в пасмурный день вода в нагревательном баке нагревается лишь до 25-30 ºС, её в любом случае придётся догревать.
На рисунке изображена схема работы простейшей системы для подогрева воды солнцем, которую можно собрать своими руками. Водонагревательная система состоит из нагревательного бака, бойлера, а так же водопровода с тремя кранами. Сначала закрывается кран (3), кран (1) и (2) открыты.
Вода из напорного водопровода (синий цвет) подаётся в нагревательный бак. После наполнения бака, напорный водопровод закрывается краном (1). В конце дня, когда вода в нагревательном баке нагреется и её нужно будет слить в бойлер, для этого открывается кран (3).
Если же нагревательный бак не нужно использовать, то можно просто закрыть кран (2) и бойлер используется в обычном режиме.
Степень наполнения бака удобно контролировать датчиком уровня воды, который можно закрепить на крышке бака. Для водопровода хорошо подойдут металлопластиковые или полипропиленовые трубы для холодной воды (поскольку в системе низкое давление).
Такой способ подогрева воды чрезвычайно прост, но у него есть два серьёзных недостатка:
– необходимо ежедневно наполнять и сливать нагревательный бак;
– получить подогретую воду можно только при тёплой погоде, при температуре воздуха выше +20 ºС.
Пассивный солнечный водонагреватель
Чтобы подогревать воду солнечным теплом не только в теплую погоду, но и в более прохладное межсезонье (март, апрель, сентябрь, октябрь), нагревательный бак не может быть использован из-за слишком высоких теплопотерь.
Для этого его придётся заменить более эффективным солнечным коллектором. В интернете можно найти немало описаний эффективных активных солнечных систем, требующие использования автоматики.
Но рассмотрим максимально простую и удобную пассивную систему солнечного водонагревателя, то есть такую, которая работает сама по себе без использования насоса.
Прежде всего, нужно сделать солнечный коллектор.
Если проанализировать множество известных конструкций солнечных коллекторов, то можно прийти к выводу, что определяющим фактором для надёжности, стоимости и простоты сборки солнечного коллектора является материал его теплообменника.
Самыми надёжными считаются металлические трубы, например, тонкостенные медные или стальные, но они стоят дорого, а их сборка трудоёмка. К тому же теплообменник с металлическими трубами обладает значительным весом, что требует прочного короба и усложняет установку.
Более удобны и дешевы теплообменники из полипропиленовых и металлопластиковых труб, но термические деформации при нагревании солнцем и большое количество соединений, увеличивает вероятность протечки и так же повышает трудоёмкость при сборке.
Всех этих недостатков лишен теплообменник из садового шланга. Его сборка заключается лишь в том, что шланг нужно скурить в виде спирали. Отсутствие соединений и гибкость шланга гарантирует отсутствие протечек, а длина шланг позволяет подвести воду непосредственно от коллектора к трубопроводу внутри дома без промежуточных соединений.
Простейший солнечный коллектор из садового шланга изображен на рисунке. Он состоит из оконного стекла (1), шланга (2) и пенопласта в качестве теплоизоляции и основы (3). Принцип его работы очень прост – коротковолновое солнечное излучение проходит через стекло, нагревает шланг с водой.
От нагретого шланга начинается излучение уже длинноволнового спектра, которое значительно отражается стеклом. Таким образом, солнечные лучи попадают в так называемую «тепловую ловушку». При установке солнечного коллектора оптимальный угол наклона будет 35º летом и 40º весной-осенью.
На рисунке изображена схема подключения солнечного коллектора к бойлеру. Перед началом нагревания воды солнечным коллектором необходимо заполнить шлангу водой и вытеснить из него воздух. Для этого закрывается кран (2) и для слива воды открывается горячий кран сантехнического прибора (6). Вода из напорного водопровода (1) начинает поступать в солнечный коллектор (4).
После того как в сливной воде перестанут подмешиваться пузырьки воздуха, значит – в коллекторе воздушных пробок нет. Далее открывается кран 2 и холодная вода из бойлера под действием термосифонного эффекта (при нагревании коллектора солнцем) начинает перетекать в коллектор.
Для отключения солнечного коллектора и использования нагретой воды или работы бойлера в обычном режиме нужно закрыть кран (3).
Как видим, работа этого бойлера не требует сложного и дорого оборудования, единственный минус такой простой системы это то, что нужно периодически включать и отключать подачу воды в солнечный коллектор краном (3).
При пасмурной погоде нагрев воды таким солнечным коллектором происходит частично, остальную часть будет «догревать» бойлер, что всё равно даёт экономию.
Учитывайте при этом, что при пасмурной погоде или в межсезонье бойлер должен будет включаться на нагрев в конце дня, то есть когда вода в коллекторе уже не нагревается. Иначе при нагревании воды в коллекторе ТЭН’ом она перестанет циркулировать.
Для расчёта необходимой производительности солнечного нагревателя нужно учитывать, что 1 метр шланга наружным диаметром 25 мм ясным днём при +25 ºС нагревает 3,5 литра горячей (до + 45 ºС) воды. А при +32 ºС нагревает 3,5 литра горячей до + 50 ºС. Количество средних солнечных часов на протяжении года для г. Киев указанно в таблице 1.
Таблица 1. Количество средних солнечных часов для г. Киев
Например, при длине шланга в коллекторе 10 м в мае производительность солнечного коллектора составит 3,5л*10м*8ч=280 литров горячей воды в день.
Нижняя граница наружной температуры воздуха, при которой наблюдается экономия при ясной погоде, будет +5 до +8 ºС. При заморозках воду из коллектора лучше всего слить, хотя данная конструкция устойчива к замораживанию.
Шланг для такого солнечного водонагревателя подойдёт из резины или армированный из ПВХ. Внутренний диаметр шланга не должен быть менее 19 мм, можно и больше.
Но если диаметр будет меньше, то значительно повышается гидравлическое сопротивление системы, что замедляет естественное перемешивание воды за счёт термосифонного эффекта. Так же, пишет iBud.ua, не желательно выбирать шланг с толщиной стенки менее 2,5 мм, так как шланг с тонкими стенками плохо держит форму и часто перегибается.
Садовый шланг не дорог. Так, армированный шланг из ПВХ с внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 3 мм в зависимости от производителя стоит от $2 до $3 за метр.
Предпочтительно выбирать шлаг черного цвета или темных тонов для лучшего теплоусвоения. Разница, правда, не сильно большая. Например, белый шланг усваивает солнечное тепло примерно на 5% хуже, чем черный. Но дополнительные 5% лишними не будут.
Для перемешивания воды с помощью термосифонного эффекта сама форма шланга не имеет значения, поскольку вода в шланге равномерно прогрета, важна разница уровней между холодной водой в бойлере и горячей водой в коллекторе.
Поэтому для возникновения устойчивого термосифонного эффекта бойлер должен быть приподнят над верхней частью солнечного коллектора по крайне мере на 60 см.
Так же нужно стараться максимально уменьшить длину подводящего трубопровода, поскольку, чем длиннее трубы, тем больше сила трения, которая препятствует перетеканию воды из коллектора в накопитель (бойлер).
Чтобы снизить теплопотери конвенцией, задняя часть шланга утеплена пенопластом. Так же надо загерметизировать зазор между стеклом и пенопластом.
Для этого можно подложить между стеклом и пенопластом мягкую прокладку из поролона или склеить стекло и пенопласт клеем на водной основе (клеи с органическим растворителем могут растворить пенопласт).
Например, можно использовать клей для пенопласта или клей ПВА.
Для фиксирования формы шланга солнечного нагревателя в виде спирали, он привязывается к какой либо трубке или бруску. Чтобы закрепить его на пенопласте его достаточно просто привязать.
Стекло обязательно нужно использовать оконное. Органическое стекло или полимерная плёнка не подойдут, так как они очень плохо задерживают длинноволновое излучение. Между стеклом и поверхностью шланга должен быть зазор 12-20 мм. На стекле не должно быть отражающих селективных покрытий (i-стекло), такое стекло отражает значительную часть солнечного излучения.
Что касается выбора между одинарным и двойным остеклением, то тут нужно учитывать два фактора. При двойном остеклении меньше теплопотери, но больше коэффициент отражения солнечного света. А поскольку чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше теплопотери, то получается:
– если солнечный нагреватель будет использоваться преимущественно в тёплое время года, то лучше одинарное остекления;
– если же в прохладное, то тогда выгоднее становится двойное.
Выводы шланга, которые выходят наружу, для снижения теплопотерь нужно теплоизолировать. Для теплоизоляции внутри отапливаемого помещения и при протяжении водопроводов не более 3 м достаточно использовать обычную мягкую теплоизоляцию из пенополиэтилена для труб.
Для более протяженных участков, а так же для теплоизоляции наружных трубопроводов нужно использовать более мощную жесткую теплоизоляцию для труб из фольгированного пенополиуретана.
Подсоединять шланг к трубопроводу можно с помощью хомута для резиновых труб, для этого шланг туго надевается на трубу и зажимается хомутом. Оптимально, чтобы внутренний диаметр шланга был равен диаметру трубы, на которую он будет надеваться.
Описанная конструкция пассивного солнечного нагревателя с коллектором может сэкономить до 80% энергии для горячего водоснабжения летом и до 40% весной и осенью, что за год составит около 400 кВт*час сэкономленной энергии на одного человека.
Солнечный водонагреватель своими руками: принцип действия, материалы и инструменты, процесс сборки
Солнечный нагреватель для воды — это великолепный способ снизить потребление энергоресурсов, тем самым сэкономив бюджет. Солнечная энергия, может как минимум полгода нагревать воду для различных нужд, а в другое время ещё и помогать отапливать жилище.
Принцип действия солнечного водонагревателя
Современные нагреватели действуют в качестве оборудования для переработки солнечного света в тепловую энергию. Они, способны отопить дом и обеспечить нагрев воды преимущественно в солнечных районах, при условии, что установлены на большой открытой площади.
Существует много типов солнечных нагревателей, но принцип работы у всех один. Все системы состоят из контура с последовательным размещением приборов, которые передают тепловую энергию. Основой аппарата являются солнечные батареи, работающие за счёт солнечных коллекторов.
Коллектор представляет собой совокупность соединённых между собой труб. По ним циркулирует вода, незамерзающая жидкость или обычный воздух, которые обеспечивают охлаждение механизма. Циркуляцию провоцируют испарения и изменение давления внутри системы.
Накапливание энергии обеспечивается специальными абсорберами. Абсорбер – железная пластина, присоединённая к трубам, с зачернённой поверхностью.
При изготовлении крышки водонагревателя используют материал, который способен без проблем пропускать солнечный свет (обычно это ударопрочное стекло). Материалы из различных полимеров могут плохо переносить прямое попадание ультрафиолетовых лучей, поэтому при их использовании устанавливается качественная охладительная система (в основном используется антифриз).
Если аппарат устанавливается для отопления небольшого помещения без собственной отопительной системы, то сооружается небольшая одноконтурная конструкция. Стоит отметить, что работать она будет только солнечным летом.
В случае с установкой нагревателя в двухконтурные конструкции, следует учитывать, что коллектор будет обрабатывать только один контур. Основная нагрузка будет возлагаться на встроенную в помещение отопительную систему.
Несмотря на зависимость подобного типа нагревателей от солнечной летней погоды, востребованность на рынке с каждым годом растёт. Своё признание они нашли у людей, стремящихся использовать природную энергию по максимуму.
Как сделать солнечный водонагреватель своими руками
Аппарат представляет собой трубчатый радиатор, с диаметром 1 дюйм, помещённый в деревянную коробку. Теплоизолировать конструкцию можно с помощью пенопласта.
При помощи оцинкованного железного листа нужно дополнительно изолировать дно устройства.
Обязательно нужно окрасить материалы в чёрный цвет для ускорения процесса нагревания, за исключением стеклянной крышки, которая окрашивается белой краской.
В качестве ёмкости для воды можно использовать большую железную бочку, которая помещается в коробку из дерева или фанеры. Пустое пространство нужно обязательно заполнить. Для этого подойдут опилки, песок, керамзит и т. п.
Инструменты и материалы для водонагревателя своими руками
Для конструирования солнечного водонагревателя необходимы следующие материалы и инструменты:
- стекло с рамой;
- строительный картон под дно;
- дерево или фанера для коробки под бочку;
- соединительная муфта;
- наполнитель для пустого пространства (песок, опилки и т.п.);
- железные уголки накладки;
- труба для радиатора;
- крепления (например, хомуты);
- оцинкованный железный лист;
- железный бак с большим объёмом (300 литров достаточно);
- краска чёрная, белая и посеребрённая;
- деревянные бруски.
Процесс изготовления солнечного водонагревателя
Процесс изготовления солнечного коллектора собственными руками не только увлекателен, но и приносит массу выгод. Созданное устройство позволит рационально использовать солнечное излучение для решения разнообразных хозяйственных задач. Специфика создания коллектора поэтапно выглядит следующим образом:
Если всё рассчитано верно, через некоторое время из выходной трубы пойдёт тёплая вода. Не стоит забывать, что обязательным условием является солнечная погода. Так, температура внутри системы водонагревателя может быть в районе 70 градусов. Разница температуры воды на входе и выходе составит 10–15 градусов. В ночное время суток рекомендуется перекрыть доступ воды, во избежание теплопотери.
Производительность такого прибора значительно уступает магазинным нагревателям. КПД самодельного аппарата будет куда ниже, но если нет нужды в приобретении столь дорогостоящей системы, можно всё сделать своими руками.
Преимущества сборки водонагревателя своими руками
При сооружении нагревателей под свои нужды, люди обычно учитывают все нюансы и делают пользование системой максимально удобным для себя. Как правило, материалы выбираются для создания определённого вида и под различные нужды.
Так, летом строят импровизированный душ на улице, подогрев для бассейна, обогреватель для небольшой беседки в прохладный вечер, дополнительный обогрев теплиц и многое другое.
Главным плюсом является экономия средств на покупке магазинных отопительных радиаторов и полная безопасность для экологии.
