Солнечный водонагреватель своими руками: схема, устройство и прочее + видео

Самодельный солнечный коллектор – пошаговая инструкция. Солнечные водонагреватели можно сделать своими руками из садовых шлангов, медных трубок или бака. Как правильно разместить и как пользоваться. Типы и описание простых солнечных водонагревателей.

Содержание

Назначение гелиоколлектора, его достоинства и недостатки

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.

Гелиоколлектор, установленный на крыше здания

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/м2. 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: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Таблица: распределение солнечной энергии по регионам

Средняя дневная сумма солнечной радиации,кВт*ч/м2
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/м2
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:

  • относительно простая конструкция;
  • высокая надёжность;
  • эффективная эксплуатация независимо от времени года;
  • длительный срок службы;
  • возможность экономии газа и электроэнергии;
  • не требуется разрешение на установку оборудования;
  • небольшая масса;
  • простота монтажа;
  • полная автономность.

Что касается отрицательных моментов, то без них не обходится ни одна установка для получения альтернативной энергии. В нашем случае к минусам относятся:

  • высокая стоимость заводского оборудования;
  • зависимость КПД гелиоколлектора от времени года и географической широты;
  • подверженность градобитию;
  • дополнительные затраты на установку теплоаккумулирующей ёмкости;
  • зависимость энергетической эффективности прибора от облачности.

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.

Монтаж гелиоколлектора на крыше

Заводской гелиоколлектор напоминает конструктор, с помощью которого можно быстро собрать установку требуемой производительности

Насколько выгодны солнечные коллекторы

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

raznye-kollektora.jpg

Как действует солнечная энергия в приборе

Солнце – это очень мощный и, что главное, бесконечный источник энергии тепла. За его использование денег никто не берет, а потому стоит задуматься, как пустить такое преимущество себе во благо. Заводские налоги водонагревателей солнечного бойлера могут обойтись в немалую сумму. Если разобраться в принципе работы такого устройства, то можно сделать нечто подобное своими руками. Хотя на деле существует несколько примеров подобного прибора.

Солнечный водонагреватель

Солнечные водонагреватели для дома

Гелиосистема нагрева воды состоит из:

  • Коллектор. Представляет собой совокупность труб небольшого диаметра. Проходя по ним, вода успевает прогреться солнечным светом.
  • Электронасос, создающий давление воды в системе. Некоторые модели работают за счет естественных сил гравитации.
  • Система трубопроводов.
  • Накопительный бак для прогретой воды. Целесообразно устанавливать, когда велика вероятность частой смены погодных условий. Бак сохранит горячую воду на следующий (пасмурный) день Предусмотрен не во всех моделях. Кроме того, внутри накопительной емкости может устанавливаться электроТЭН, чтобы подогревать воду до нужной температуры в пасмурные дни. Даже в этом случае наблюдается значительная экономия электричества.

солнечный водонагреватель

Несколько причин купить газовые водонагреватели проточного типа >>>

Типы водонагревательных систем:

1.По подаче воды:

  • активные – вода подается электронасосом;
  • пассивные – подается естественным путем.

2.Структура контура (у активных модификаций):

  • с открытым контуром, в котором непосредственно циркулирует жидкость, использующаяся для горячего водоснабжения;
  • с закрытым контуром (заполняются антифризом, другой жидкостью, позволяющей использовать водонагреватель при минусовой температуре. Циркулирует внутри змеевика, прогревая жидкость внутри накопительного резервуара).

3.Способ прогревания воды:

  • накопительные (вода прогревается в емкости);
  • проточные (течет по протяженной системе труб теплообменника, прогреваясь солнечным теплом).

Как устроен солнечный водонагреватель (СВ)

Большинство солнечных нагревателей имеют схожий принцип работы и состоят из:

  • Коллектора – обязательной детали, представляющей собой сеть трубок или шлангов. Диаметр трубок небольшой, поэтому и объём воды в них такой, чтобы успевать греться от солнечного тепла.
  • Оборудования, создающего напор – вода может быть и центральной, тогда этот пункт не нужен. Или же можно использовать насос. Кроме того, некоторые модели используют естественное конвекционное движение или силу гравитации и обходятся без насоса.
  • Трубопроводные элементы. Их число и наличие тоже зависят от модели нагревателя.
  • В конструкции может также быть бак.

Для повышения эффективности устройства применяют следующие приёмы:

  1. Коллектор наклоняют под углом, чтобы он улавливал больше солнечных лучей.
  2. Под коллектор кладут материал чёрного цвета, чтобы он дополнительно грел воду в трубах.
  3. Коллектор иногда «вставляют» в раму и накрывают стеклом или плёнкой. Это создаёт парниковый эффект и греет воду ещё сильнее!
Устройство солнечного водонагревателя

Солнечный водонагреватель для отопления и горячего водоснабжения

Применять СВ можно для летнего душа, отопления, подогрева воды для бани, ванны и кухни.

Типы проточных водонагревателей

Проточные водонагреватели разделяют по виду энергии, которая используется для нагрева. Поэтому их можно поделить на следующие виды:

  • Электрические, в которых проходящую воду нагревают ТЭН (трубчатый электронагреватель) или металлическая трубка, на которую воздействуют переменным магнитным полем (индуктор). Поэтому их делят на два типа: индукционные и ТЭНовые. Этот тип водонагревателей потребляет электрическую энергию, поэтому не подходит для тех мест, где невозможно присоединиться к электросети;
  • Водяные, работающие от системы отопления. Эти устройства не требуют подключения к электросети, поэтому их можно использовать даже в неэлектрофицированных домах. Однако зависимость от системы отопления не позволяет использовать их в летний период;
  • Солнечные, получающие тепло от светила. Они не зависят от системы отопления или электричества, поэтому их можно применять на летних дачах. Однако эти устройства греют воду лишь в тёплые солнечные дни;
  • Газовые, работающие от сжиженного или магистрального газа. Такие устройства используют лишь в домах и квартирах, подключённых к центральному газопроводу.

Это устройство нагревает проходящий через него поток воды

Основа электрического водонагревателя — нихромовая проволока, которая обладает высоким сопротивлением, намотанная на керамический каркас. Индукционный нагреватель работает по другому принципу. На металлическую трубу наматывают толстую медную шину, затем подают высокочастотное (до 100 килогерц) напряжение. Переменное магнитное поле нагревает металлическую трубу, а труба, в свою очередь, нагревает воду. Существуют проточные нагреватели, которые встраивают в бойлеры или теплоаккумуляторы, заполненные водой. Поэтому их и называют водяными. Лучший вариант для летней дачи — солнечный проточный водонагреватель. Он работает от солнечной энергии и нагревает воду до 38–45 градусов, чего вполне достаточно, для того чтобы принять душ. Газовые проточные водонагреватели появились в студенческой среде от безысходности, вызванной сломавшейся колонкой или другими аналогичными факторами. Они представляют собой свитую в спираль медную трубку, расположенную над огнём кухонной газовой печи.

Что можно сделать самостоятельно

Прежде чем выбирать конкретный тип водонагревателя, необходимо определить, какие инструменты, материалы и навыки вам доступны. Если вы умеете хорошо работать сварочным аппаратом, то сможете сделать электрический водонагреватель. Если у вас уже есть работающая система отопления с теплоаккумулятором и вы умеете пользоваться сварочным инвертором, то сможете сделать водяной нагреватель. Если вы не обладаете такими талантами или у вас нет ни электричества, ни водяного отопления, то вам вполне по силам солнечный водонагреватель.

Газовые проточные водонагреватели — средство повышенной опасности. Для работы с любыми газовыми устройствами необходимо пройти специальное обучение, в противном случае велика вероятность, что вместо проточного водонагревателя вы получите мину замедленного действия, которая однажды взорвётся. Если концентрация газа в помещении составит 2–15%, то взрыв произойдёт от любой искры. Поэтому в этой статье нет никаких инструкций, с помощью которых вы сможете создать газовый проточный водонагреватель.

Для создания большинства водонагревателей вам придется научиться пользоваться сваркой

Конструкция солнечного водонагревателя

s4

Структура солнечного водонагревателя невероятно проста:

  • рама (корпус);
  • абсорбер (поглотитель);
  • теплообменник;
  • стекло.

Уточним, что при правильной установке солнечного водонагревателя нет необходимости в использовании насоса. Движение воды осуществляется благодаря конвекции. Теплая жидкость сама поднимается вверх по системе, уступая место холодной воде из бака.

Создание корпуса для водонагревателя

Справедливости ради уточним, что наличие корпуса в принципе не обязательно, если водонагреватель предполагается установить в одном определенном месте навечно. Но так как ничего вечного не существует, а в разные периоды года требуется устанавливать гелиоколлектор под разными углами, чтобы его поверхность была перпендикулярна солнечным лучам, лучше создать модель с корпусом. Это требует не так много усилий, а пользы будет больше.
Если в хозяйстве имеется ненужная оконная рама — она является готовым корпусом для солнечного водонагревателя. Если же рамы нет, ее можно быстро сделать своими руками.
s3
Первое, с чем необходимо определиться — это размер корпуса. Вариантов множество, но чаще всего ширина составляет 40-80 см, а высота — 60-200 см. Но можно выбрать любые другие параметры, лучше подходящие к предполагаемым условиям использования.

Раму удобно выполнить из пластика, металла или дерева. Сгодится все, что есть под рукой. При этом высота профиля должна быть 3-6 см, чтобы внутри осталось достаточно место для закрепления теплообменника.

Когда рама готова, к ней прикрепляется дно: лист металла, пластика, фанеры и т. д. на выбор.

Из радиатора холодильника

В сети есть описание самодельного гелиоколлектора с радиатором холодильника. Процесс изготовления в целом описан нами выше, напомним кратко основные моменты:

  1. Во внутреннею поверхность плотно закрытого утепленного короба можно ставить отражающий материал (фольгу), но тут он закрепляется на черном резиновом коврике. Это также эффективный вариант, так как темный цвет лучше притягивает лучи, аккумулирует тепло.
  2. Внутрь корпуса помещаем змеевик, накрываем стеклом (можно использовать шурупы как упоры), размещаем так, чтобы лучи падали под прямым углом.
  3. Подключаем ПП трубами ввод для холодной и выход к баку душа для теплой воды. А также подводка может быть самой элементарной — из гибких, резиновых шлангов.
  4. Бак душа — любая подходящая емкость.

гелиоколлектор с радиатором холодильника

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

  • две штанги с нарезанной резьбой;
  • пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
  • пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
  • 2 заглушки.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Подготовительные мероприятия

Приняв решение об изготовлении солнечного коллектора своими руками, необходимо осуществить ряд обязательных мероприятий по его подготовке:

  • произвести предварительный расчёт по указанной выше методике для определения конструкции и физических размеров устройства;
  • выполнить эскизный проект коллектора и водопроводной системы утилизации тепла, на его основании составить материальную ведомость;
  • закупить материалы, крепёж и недостающий инструмент.

Чем более внимательно выполняется этот этап, тем меньше придётся бегать впоследствии за недостающим.

Простейший коллектор из шланга

Солнечный водонагреватель своими руками можно изготовить из различных материалов

Методика расчёта гелиоколлектора

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.

Инфографика для расчёта параметров гелиоколлектора

Расчёт требуемых параметров гелиоустановки

Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

Такой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.

Такую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.

Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.

В некоторых случаях, создавая всю систему солнечной батареи, можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.

Материалы для изготовления

Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.

solnechnyy-kollektor-svoimi-rukami-14.jpg

Резиновый шланг или гибкая пластиковая труба черного цвета, имеющая диаметр 20 ÷25 мм – это по сути главный элемент системы, в котором при циркуляции воды будет происходить теплообмен. Количество шланга будет зависеть от величины солнечной батареи — это может быть и 100, и 1000 метров. Черный цвет шланга предпочтителен тем, что он больше, чем все остальные оттенки, поглощает тепло.

Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым, даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.

Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема, то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.

Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.

В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.

  • Если скат крыши, на которой будет устанавливаться коллекторная батарея, крутой, то для спиралей из шланга изготавливаются специальные короба — из брусков, фанеры или металлического листа. Для этого потребуется бруски 40×40 или 40×50 мм, фанера толщиной в 6 мм, или же металлический лист в 1,5–2 мм. Заготовки будущего модуля обрабатывается антисептиком (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей. Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.
  • Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
  • Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.

Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.

Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.

Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.

  • Необходимо будет подготовить и соединительные элементы для шланга или труб. Разновидностей подобных фитингов — достаточно много, но нужно выбрать именно те, которые предназначены для выбранного для изготовления коллектора материала. Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей. Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.
  • Для объединения всех модулей в единую батарею потребуются два коллектора — отрезка металлической трубы. Через один из них, закрепленный внизу батареи, в теплообменники будет поступать холодная вода, а во втором, закрепленным сверху, будет собираться согретая.

Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.

Монтаж батареи

Заготовив все необходимое, можно приступать к работе.

  • Для начала нужно обработать антисептическим средством все деревянные части будущей конструкции.
  • Далее, если дно модулей будет изготовлено из металлического листа, его нужно покрыть антикоррозийным составом. Обычно для этого применяется мастика, предназначенная для покрытия днищ автомобилей.
  • После просыхания составов на подготовленных элементах, из них собираются одиночные или общие модули.
  • Затем в них укладываются шланги, для чего закрепляются держатели.
  • Для свободного прохождения труб через бортики модулей для них просверливаются отверстия — в верхней его части и нижней. Соответственно, в нижнее отверстие выводится труба входа холодной воды, а в верхнее – выхода подогретой.
  • Если монтируется несколько модулей по вертикали, или же один общий, в который укладывается несколько «улиток» трубы также, один над другим, то нижний конец каждой из спиралей соединяется с верхним выходом нижележащей – и по такому последовательному принципу коммутируется весь «столбец». Самый нижний конец соединяется с общим металлическим коллектором, через который будет поступать холодная вода. Таким же образом монтируются и все соседние вертикальные ряды – с общим подключение к подающему коллектору.
  • Соответственно, верхние концы шлангов самого верхнего горизонтального ряда модулей соединяются с металлической трубой-коллектором, по которой осуществляется отвод горячей воды на потребление.
  • Спиралевидный контур коллектора может монтироваться и на металлический лист, установленный не на крыше, а около дома, с южной его стороны, или около бассейна, если он требует подогрева. В этом случае металлическое основание будет способствовать более быстрому нагреву воды и сохранению тепла в трубах, так как имеет хорошую теплопроводность и теплоемкость.
  • Еще одним вариантом теплового солнечного коллектора может быть укладка контура на плоскости крыши в специальных коробах длинными параллельными рядами по всей длине кровли.

Изготовление солнечного водонагревателя с медным абсорбером

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.

Солнечная энергия идеально подходит для работы насоса для откачки воды. Нюансы изготовления подобного агрегата изложены здесь: https://aqua-rmnt.com/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html

Необходимые материалы и инструмент

Для изготовления водонагревателя понадобятся:

  • листовая медь толщиной не менее 0,2 мм размерами 0,98×2 м;
  • медная трубка Ø10 мм длиной 20 м;
  • медная трубка Ø22 мм длиной 2,5 м;
  • резьба 3/4˝ — 2 шт;
  • заглушка 3/4˝ — 2 шт;
  • припой мягкий SANHA или ПОС-40 — 0,5 кг;
  • флюс;
  • химреактивы для чернения абсорбера;
  • плита OSB толщиной 10 мм;
  • уголки мебельные — 32 шт;
  • базальтовая вата толщиной 50 мм;
  • листовой теплоотражающий утеплитель толщиной 20 мм;
  • рейка 20х30 — 10м;
  • дверной или оконный уплотнитель — 6 м;
  • оконное стекло толщиной 4 мм или стеклопакет 0,98х2,01 м;
  • саморезы;
  • краска.

Кроме этого, подготовьте такие инструменты:

  • электрическая дрель;
  • набор свёрл по металлу;
  • «коронка» или фреза для работы по дереву Ø20 мм;
  • труборез;
  • газовая горелка;
  • респиратор;
  • малярная кисть;
  • набор отвёрток или шуруповёрт;
  • электрический лобзик.

Для опрессовки контура также понадобится компрессор и манометр, рассчитанный на давление до 10 атмосфер.

Газовая горелка

Для пайки мягким припоем подойдёт простая газовая горелка

Инструкция по ходу работ

  1. При помощи трубореза медную трубку нарезают на куски. Получатся 2 части Ø22 мм длиной 1,25 м и 10 элементов Ø10 мм длиной 2 м.
  2. В толстых трубах делают отступ от края 150 мм и выполняют по 10 сверлений Ø10 мм через каждые 100 мм.
  3. В полученные отверстия вставляют тонкие трубки так, чтобы они выступали внутрь не более чем на 1–2 мм. В противном случае в радиаторе будут появляться излишние гидравлические сопротивления.
  4. Используя газовую горелку, термофен и припой, все части радиатора соединяют между собой.
    Контур гелиоколлектора

    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.

  5. По диагоналям радиатора к трубам 3/4˝ попарно припаивают заглушки и резьбы.
  6. Закрыв выходную резьбу заглушкой, на вход собранного коллектора навинчивают штуцер и присоединяют компрессор.
    Установка штуцера на гелиоколлектор

    Компрессор присоединяют при помощи штуцера

  7. Помещают радиатор в ёмкость с водой и компрессором нагнетают давление 7–8 атм. По поднимающимся в местах стыков пузырькам судят о герметичности паяных соединений.

    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.

  8. После проверки герметичности радиатор сушат и обезжиривают. Затем приступают к припаиванию медного листа. Паять полотно абсорбера к трубкам следует сплошным швом по всей длине каждого элемента медного контура.
    Абсорбер для гелиоколлектора

    Пайка полотна абсорбера выполняется сплошным швом

  9. Поскольку абсорбер гелиоколлектора изготавливается из меди, то вместо покраски можно использовать химическое чернение. Это позволит получить на поверхности настоящее селективное покрытие, наподобие того, что получают в заводских условиях. Для этого в ёмкость для проверки герметичности наливают нагретый химический раствор и укладывают абсорбер лицевой стороной вниз. Во время реакции поддерживают температуру реактивов любым доступным способом (например, постоянной прокачкой раствора через ёмкость с кипятильником).
    Абсорбер солнечного коллектора

    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.

  10. Из листа OSB вырезают детали для сборки корпуса гелиоколлектора — днище 1х2 м, боковые стороны 0,16х2 м, верхнюю 0,18х1 м и нижнюю 0,17х1 м панели, а также 2 опорные перегородки 0,13х0,98 м.
  11. Рейку 20х30 мм нарезают на части: 1,94 м — 4 шт. и 0,98 м — 2 шт.
  12. В боковых стенках делают отверстия Ø20 мм для входного и выходного патрубков, а в нижней части коллектора выполняют 3–4 сверления Ø8 мм для микровентиляции.
    Вентиляция гелиоколлектора

    Отверстия необходимы для микровентиляции

  13. В перегородках делают вырезы под трубки абсорбера.
  14. Из реек 20х30 мм собирают опорную раму.
  15. Воспользовавшись мебельными уголками и саморезами, раму обшивают панелями OSB. При этом боковые стенки должны опираться на днище — это позволит предотвратить прогиб корпуса. Нижнюю панель опускают на 10 мм от остальных, чтобы перекрыть её стеклом. Это не даст осадкам попадать внутрь рамы.
  16. Устанавливают внутренние перегородки.
    Каркас гелиоколлектора

    При сборке корпуса обязательно используют строительный угольник, иначе конструкция может получиться кособокой

  17. Днище и бока корпуса утепляют минеральной ватой и укрывают рулонным теплоотражающим материалом.
    Корпус гелиоколлектора

    Лучше использовать минеральную вату с влагоотталкивающей пропиткой

  18. Абсорбер укладывают на подготовленное пространство. Для этого демонтируют одну из боковых панелей, которую затем ставят на место.
    Гелиоколлектор в разрезе

    Схема внутреннего «пирога» гелиоколлектора

  19. На расстоянии 1 см от верхнего края короба внутренний периметр сооружения обшивают деревянной рейкой 20х30 мм так, чтобы стенок касалась её широкая сторона.
  20. По периметру проклеивают уплотнительную резинку.
    Сборка гелиоколлектора

    Для герметичности используют обычный оконный уплотнитель

  21. Укладывают стекло или стеклопакет, контур которого также обклеивают оконным уплотнителем.
  22. Прижимают конструкцию алюминиевым уголком, в котором предварительно сверлят отверстия для саморезов. На этом этапе сборку коллектора считают завершённой.
    Готовый гелиоколлектор

    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.

Опрос

Примите участие в опросе!

Загрузка ...

 Загрузка …

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Вернуться к содержанию

Особенности использования солнечных коллекторов

Система отопления или горячего водоснабжение в доме постоянного проживания всегда находится под контролем, что позволяет использовать её с минимальным набором контрольных приборов. Всегда есть возможность вовремя отреагировать на изменения погоды или возникновение критических нарушений в её работе.

В условиях дачного дома нужно предусмотреть ряд блокировок от различных сбоёв, вплоть до полной безопасной остановки работы. Это предполагает использование дорогостоящей аппаратуры. Для дачного варианта также весьма полезной будет возможность установки дежурного режима, позволяющего поддерживать в помещениях минимальную необходимую температуру во время длительного отсутствия хозяев.

В замкнутых двухконтурных системах всегда сохраняется возможность использования нагретой воды из бойлера как для системы отопления, так и для бытовых нужд. Длительное отсутствие хозяев предполагает, что бытового расхода не будет, а автоматизация отопления — давно отработанная операция.

Использование солнечной энергии эффективно и целесообразно. Покупные водонагреватели могут стоить достаточно дорого, но их применение позволит сэкономить на электроэнергии. Кроме того, простую модель солнечного коллектора можно изготовить самостоятельно, из подручных материалов.

  • Автор: admin
  • Распечатать
Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Самые простые варианты гелиоколлекторов для летнего душа

Элементарность самых непритязательных вариантов солнечных коллекторов не означает их неэффективность. Несмотря на порой хлипкую не привлекательную конструкцию, часто собранную из хлама, они свои функции выполняют.

Рекомендации:

  • абсорбер желательно поместить в герметичный корпус, как минимум обернуть полиэтиленом;
  • передняя крышка должна быть прозрачной, а если она является частью абсорбера, то можно применять темный или матовый материал, рекомендованный и для других частей;
  • задняя стенка должна обрабатываться особо — на нее ставят черный материал или фольгу отражающие свет, сохраняющие тепло внутри;
  • лучший материал для змеевика, корпуса, деталей — металл. На солнце он будет не просто нагреваться, а раскаляться.

Схема 2

Впрочем, даже если не придерживаться некоторых указанных выше советов, коллектор будет выполнять свои функции. Рассмотрим яркие примеры.

Простой резиновый шланг, полипропиленовые трубы в герметичном корпусе:

резиновый шланг

Выше на последнем фото отличное решение — черное ограниченное пространство создает эффект духовки, змеевик толстый, его стенки тонкие, нагревается быстро.

коллектор

Из ПЭТ бутылок, бутылей

Элементарный способ — гелиоколлекторы из пластиковых бутылок. Конечно же, их крайне рекомендовано выкрасить в черный цвет, подойдет даже обычный баллончик с краской. В одном из вариантов бутылки используются как кожух для труб змеевика.

гелиоколлекторы из пластиковых бутылок

Схема системы с ПЭТ бутылками:

Схема системы с ПЭТ бутылками

Тут пластиковые бутылки с черным уплотнителем выступают кожухом для змеевика:

пластиковые бутылки с черным уплотнителем выступают кожухом для змеевика

Особенности установки и эксплуатации жидкостных нагревательных коллекторов

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.

Установка гелиоколлектора

Для установки солнечного водонагревателя собирают опорную раму

Подключение к бойлеру косвенного нагрева или тепловому аккумулятору выполняют с использованием резьбовых фитингов и медных, металлопластиковых или многослойных полипропиленовых труб. Их укрывают слоем теплоизоляции.

Схема подключения гелиоколлектора

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.

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

v-bak-samotekom.jpg

Видео: солнечный водонагреватель своими руками

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.

  • Автор: Виктор Каплоухий
  • Распечатать
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.
Оцените статью:

(14 голосов, среднее: 4.8 из 5)

О гелиосистеме

Солнечные водонагреватели применяются для повышения температуры воды и для отопительных систем. Они просто подключаются к действующим системам, и экономический эффект от них использования получается колоссальным – до 60%.

Такое техническое устройство работает просто:

  1. Нагрев воды солнцем осуществляется в теплообменнике, расположенном в специально предназначенном аккумуляторном баке. Как правило, использование в одно время двух баков наиболее эффективно. Обычно их изготавливают из меди, так как теплопроводность этого металла имеет высокие показатели. Это позволяет использовать нагретую воду на бытовые нужды и в отопительной системе.
  2. Конвекционным путем горячая года направляется вверх, а холодная остается внизу. При наличии  встроенной электроники можно обеспечить регулирование этих процессов и оперативно реагировать на все изменения в функционировании системы. Прямого контакта человека с этими функциями быть не может, потому что за всем можно наблюдать дистанционно.

Если погода пасмурная, то от солнечной энергии не будет вырабатываться нужное количество тепла, но продолжает функционировать система отопления. И, напротив, если на улице жара, то от солнца можно получить достаточное количество энергии. В этом случае в расширительном баке происходит перераспределение теплоносителя, ввиду расширения материала под воздействием высоких температур.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

podkljuchenie-kollektora.jpg

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...