Різні сонячні колектори з'явилися на ринку досить давно. Це пристрої, що використовують енергію сонця для нагрівання води на домашні потреби. Але набути популярності серед користувачів їм заважає висока вартість, це біда всіх альтернативних джерел енергії. Наприклад, загальні витрати на придбання та монтаж установки, що забезпечить потреби середньої родини, становитимуть 5000 $. Але вихід є: можна зробити сонячний колекторсвоїми руками із доступних за ціною матеріалів. Якими способами це реалізувати, буде розказано у цьому матеріалі.

Як працює сонячний колектор?

Принцип дії колектора заснований на поглинанні (абсорбції) теплової енергії сонця спеціальним приймальним пристроєм та передачею його з мінімальними втратами теплоносія. Як приймач використовуються мідні або скляні трубки, пофарбовані в чорний колір.

Адже відомо, що найкраще абсорбують тепло предмети, що мають темне або чорне забарвлення. Теплоносієм найчастіше виступає вода, іноді повітря. За конструкцією сонячні колектори для опалення будинку та гарячого водопостачання бувають таких видів:

• повітряні;
• водяні пласкі;
• водяні вакуумні.

Серед інших повітряний сонячний колектор відрізняється простотою конструкції та, відповідно, найнижчою ціною. Він є панель - приймач сонячної радіації з металу, укладений в герметичний корпус. Сталевий лист для кращої тепловіддачі забезпечений з заднього боку ребрами та покладений на дно із тепловою ізоляцією. Спереду встановлено прозоре скло, а з боків корпусу є прорізи з фланцями для підключення повітроводів або інших панелей, як показано на схемі:

Повітря, що надходить через отвір з одного боку, проходить між сталевими ребрами і, отримавши від них тепло, виходить з іншого.

Треба сказати, що встановлення сонячних колекторів із нагріванням повітря має свої особливості. Через їхню невисоку ефективність для обігріву приміщень потрібно застосовувати кілька подібних панелей, об'єднаних у батарею. Крім того, обов'язково знадобиться вентилятор, оскільки нагріте повітря з колекторів, що знаходяться на покрівлі, самостійно не піде. Принципова схема повітряної системи показана на малюнку:

Простий пристрій та принцип роботи дозволяють виконувати виготовлення колекторів повітряного типу своїми руками. Але потрібно багато матеріалу для кількох колекторів, а підігріти воду з їх допомогою все одно не вийде. З цих причин домашні умільці вважають за краще займатися водяними нагрівачами.

Конструкція плоского колектора

Для самостійного виготовленняНайбільший інтерес становлять плоскі сонячні колектори, призначені для нагрівання води. У корпусі з металу або алюмінієвого сплавупрямокутної форми розміщений тепловий приймач - пластина із запресованим у ній змійовиком з мідної трубки. Приймач виконується з алюмінію чи міді, покритої абсорбційним шаром чорного кольору. Як і в попередньому варіанті, знизу пластина відокремлена від дна шаром теплоізоляційного матеріалу, а роль кришки відіграє міцне скло або полікарбонат. Нижче на малюнку зображено пристрій сонячного колектора:

Пластина чорного кольору поглинає тепло і передає його теплоносію, що рухається трубками (вода або антифриз). Скло виконує 2 функції: пропускає до теплообмінника сонячну радіацію та служить захистом від опадів та вітру, що знижують продуктивність нагрівача. Всі з'єднання виконані герметично, щоб усередину не потрапляла пил і скло не втрачало прозорості. Знову ж таки, тепло сонячних променівне повинне вивітрюватися зовнішнім повітрям через щілини, від цього залежить ефективна робота сонячного колектора.

Даний вид - найпопулярніший серед покупців через оптимальне співвідношення ціна - якість, а серед домашніх майстрів - через нескладну конструкцію. Але використовувати такий колектор для опалення можна лише в південних регіонах, зі зниженням температури зовнішнього повітря його продуктивність істотно падає через високі теплові втрати через корпус.

Влаштування вакуумного колектора

Ще один вид водяних сонячних нагрівачів виготовляється із застосуванням сучасних технологій та передових технічних рішень, а тому належить до високої цінової категорії. Таких рішень у колекторі реалізовано два:

• теплова ізоляція за допомогою вакууму;
• використання енергії пароутворення та конденсації речовини, що кипить при низькій температурі.

Ідеальний варіант захистити абсорбер для колектора від теплових втрат – це укласти його у вакуум. Мідна трубка, наповнена холодоагентом і покрита абсорбуючим шаром, поміщена всередину колби з міцного скла, повітря з простору між ними відкачано. Кінці мідної трубки входять у трубу, якою протікає теплоносій. Що відбувається: холодоагент під впливом сонячних променів закипає і звертається в пару, він піднімається трубкою вгору і від зіткнення з теплоносієм крізь тонку стінку знову переходить у рідину. Нижче показано робочу схему колектора:

Фокус у тому, що в процесі перетворення на пару речовина поглинає набагато більше теплової енергії, ніж при звичайному нагріванні. Питома теплота пароутворення будь-якої рідини вище, ніж її питома теплоємність, тому вакуумні сонячні колектори дуже ефективні. Конденсуючись у трубі із проточним теплоносієм, холодоагент передає йому всю теплоту, а сам стікає вниз за новою порцією енергії сонця.

Завдяки своєму пристрою вакуумні нагрівачі не бояться низьких температур і зберігають свою працездатність навіть на морозі, а тому можуть застосовуватись у північних регіонах. Інтенсивність нагріву води в цьому випадку нижча, ніж улітку, тому що взимку на землю надходить менше тепла від сонця, часто заважає хмарність. Відомо, що зробити скляну колбу з відкачаним повітрям в домашніх умовах просто неможливо.

Примітка.Існують вакуумні трубки для колектора, що заповнюються безпосередньо теплоносієм. Їх недолік - послідовне підключення, при виході з ладу однієї колби доведеться міняти весь водонагрівач.

Як виготовити сонячний колектор?

Перш ніж розпочати роботу, слід визначитися з габаритами майбутнього водогрійного апарату. Зробити точний розрахунок площі теплообміну складно, багато що залежить від інтенсивності сонячного випромінювання в даному регіоні, розташування будинку, матеріалу нагрівального контуру і так далі. Правильним буде сказати, що чим більший тепловий колектор, тим краще. Проте його розміри напевно обмежуються місцем, де планується його встановлювати. Отже, треба виходити із площі цього місця.

Корпус найпростіше виготовити з деревини, проклавши на дно шар пінопласту або мінеральної вати. Також для цієї мети зручно використовувати стулки старих дерев'яних вікон, де збереглося хоча б одне скло. Вибір матеріалу для приймача тепла несподівано широкий, чого не використовують майстри-умільці, щоб зібрати колектор. Ось перелік популярних варіантів:

• тонкостінні мідні трубки;
• різні полімерні труби із тонкими стінками, бажано чорного кольору. Добре підійде поліетиленова труба РЕХ для водопроводу;
• трубки із алюмінію. Щоправда, поєднувати їх складніше, ніж мідні;
• сталеві панельні радіатори;
• чорний садовий шланг.

Примітка.Крім перелічених, є безліч екзотичних версій. Наприклад, повітряний сонячний колектор із пивних банок або пластикових пляшок. Подібні прототипи відрізняються оригінальністю, але вимагають значного вкладення праці за сумнівної віддачі.

У зібраний дерев'яний корпус або стару віконну стулку з приробленим дном і покладеним утеплювачем треба помістити металевий лист, що накриває всю площу майбутнього нагрівача. Добре, якщо знайдеться лист алюмінію, але підійде тонка сталь. Її необхідно пофарбувати у чорний колір, а потім укласти труби у вигляді змійовика.

Без сумніву, колектор для нагріву води найкраще вийде з мідних трубЗмійовик щільно прикріплюється до металевого екрану скобами або будь-яким іншим доступним способом, назовні виводяться 2 штуцери для подачі води.

Оскільки це плоский, а не вакуумний колектор, поглинач тепла потрібно закрити зверху світлопрозорою конструкцією - склом або полікарбонатом. Останній легше обробляється та надійніше в експлуатації, не розіб'ється від ударів граду.

Після збирання сонячний колектор треба встановити на місце та підключити до накопичувального бака для води. Коли дозволяють умови монтажу, можна організувати природну циркуляціюводи між баком та нагрівачем, інакше в систему включається циркуляційний насос.

Висновок

Здійснювати опалення будинку сонячними колекторами, зробленими своїми руками – приваблива перспектива для багатьох домовласників. Жителям південних районів цей варіант доступніший, тільки доведеться заповнити систему антифризом і як слід утеплити корпус. На півночі саморобний колектор допоможе нагріти воду на господарські потреби, але для обігріву будинку його не вистачить. Дається взнаки холод і короткий світловий день.

Сонячний колектор є пристроєм, основним функціональним призначенням якого є перетворення сонячної енергії в теплову. У технічному плані він досить простий. Тому з певним рівнем знань зробити сонячний колектор для опалення своїми руками не складе особливих труднощів.

Сучасні геліосистеми застосовуються як допоміжний опалювального обладнання, що переробляє сонячне випромінювання на корисну власникам будинку енергію. Вони здатні повністю забезпечити гаряче водопостачання та опалення в холодну пору року лише у південних регіонах. І те, якщо займають досить велику площу та встановлені на відкритих, не затінених деревами майданчиках.

Незважаючи на велику кількість різновидів, принцип роботи у них однаковий. Будь-яка геліосистема є контуром з послідовним розташуванням приладів, що поставляють і теплову енергію і передають її споживачеві. Основними робочими органами є сонячні батареї на фотоелементах або сонячні колектори, про виготовлення яких йтиметься у цій статті.

Сонячні колектори поки що служать допоміжними постачальниками енергії. Повністю перемикати опалення будинку на геліосистему небезпечно через неможливість прогнозувати чітку кількість сонячних днів.

Колектори є системою трубок, з'єднаних послідовно з вихідною і вхідною магістраллю або викладених у вигляді змійовика. По трубках циркулює технічна вода, повітряний потік або суміш води з якоюсь незамерзаючою рідиною. Циркуляцію стимулюють фізичні явища: випаровування, зміна тиску та щільності від переходу з одного агрегатного стану в інший та ін.

Принцип дії сонячних колекторів заснований на отриманні та накопиченні сонячної енергії, що повідомляється теплоносію.

Збір та акумуляція сонячної енергії проводиться абсорберами. Це суцільна металева пластина із зачорненою зовнішньою поверхнею, або система окремих пластин, приєднаних до трубок.

Для виготовлення верхньої частини корпусу кришки використовуються матеріали з високою здатністю до пропускання світлового потоку. Це може бути оргскло, подібні полімерні матеріали, загартовані типи традиційного скла.

Для виключення втрат енергії з тильного боку приладу в короб укладається теплоізоляція.

Треба сказати, що полімерні матеріали досить погано переносять вплив ультрафіолетових променів. Усі види пластику мають досить високий коефіцієнт теплового розширення, що часто призводить до розгерметизації корпусу. Тому використання подібних матеріалів для виготовлення корпусу колектора варто обмежити.

Вода як теплоносій може застосовуватися тільки в системах, призначених для постачання додаткового тепла в осінній/весняний період. Якщо планується цілорічне використання геліосистеми перед першим похолоданням, технічну воду змінюють на суміш її з антифризом.

У повітряних геліосистемах як теплоносій використовується повітря. Канали для його руху можна зробити зі звичайного профлиста (натисніть для збільшення)

Якщо сонячний колектор встановлюється для обігріву невеликої будови, що не має зв'язку з автономним опаленнямкотеджу або з централізованими мережами, споруджується найпростіша одноконтурна система з нагрівальним приладомна початку її. У ланцюжок не включають циркуляційні насоси та нагрівальні пристрої. Схема дуже проста, але працювати вона може лише сонячним літом.

При включенні колектора в двоконтурне опаленнявсе набагато складніше, але і діапазон придатних для придатних для застосування днів суттєво збільшено. Колектор обробляє лише один контур. Переважне навантаження покладається на основний опалювальний агрегат, який працює на електроенергії чи будь-якому виді палива.

Для виготовлення сонячного колектора можна скористатися готовою схемою, можна побудувати власну пілотну модель і випробувати її на практиці (для збільшення клацніть)

Незважаючи на пряму залежність сонячних приладів від кількості сонячних днів, вони потрібні, і попит на сонячні пристроїстабільно підвищується. Популярні вони серед народних умільців, які прагнуть спрямувати всі види природної енергії на корисне русло.

Класифікація за температурними критеріями

Існує досить багато критеріїв, за якими класифікують ті чи інші конструкції геліосистем. Однак, для приладів які можна зробити своїми руками та використовувати для гарячого водопостачання та опалення, найбільш раціональним буде поділ на вигляд теплоносія. Так, системи можуть бути рідинними та повітряними. Перший вид частіше застосовується.

Галерея зображень

Крім цього, часто використовується класифікація за температурою, до якої можуть нагріватися робочі органи колектора:

• Низькотемпературні.Варіанти, які здатні нагрівати теплоносій до 50ºС. Застосовуються для підігріву води в ємностях для поливу, у ванних та душових літах та для підвищення комфортних умов у прохолодні весняно-осінні вечори.
• Середньотемпературні.Забезпечують температуру теплоносія 80ºС. Їх можна використовувати для обігріву приміщень. Ці варіанти найбільше підходять для облаштування приватних будинків.
• Високотемпературні.Температура теплоносія у таких установках може сягати 200-300ºС. Використовуються в промислових масштабах, встановлюються для обігріву. виробничих цехів, комерційних будівель та ін.

У високотемпературних геліосистемах використовують досить складний процес передачі теплової енергії. До того ж вони займають значне місце, чого не може дозволити собі більшість наших любителів заміського життя. Процес виготовлення їх трудомісткий, реалізація потребує спеціалізованого обладнання. Самостійно зробити такий варіант геліосистеми практично неможливо.

Високотемпературні сонячні батареї на фотоелектричних перетворювачах у домашніх умовах зробити досить складно

Власноручне виготовлення колектора

Виготовлення сонячного приладу власноруч - захоплюючий процес, що приносить масу вигод. Завдяки йому можна раціонально застосовувати безплатне сонячне випромінювання, вирішити кілька важливих господарських завдань. Розберемо специфіку створення плоского колектора, що постачає в опалювальну систему нагріту воду.

Галерея зображень

Матеріали для самостійного складання

Найбільш простий і доступний матеріал для самостійного складаннякорпусу сонячного колектора - дерев'яний брусок з дошкою, фанерою, плитами ОСП або подібними варіантами. Як альтернатива можна застосувати сталевий або алюмінієвий профіль з аналогічними листами. Металевий корпус обійдеться дещо дорожче.

Матеріали повинні відповідати вимогам, які пред'являються до конструкцій, що використовуються на відкритому повітрі. Термін експлуатації сонячного колектора варіюється від 20 до 30 років. Відповідно, матеріали повинні мати певний набір експлуатаційних характеристик, які дозволять використовувати конструкцію протягом усього терміну.

Найдешевший і найпростіший варіант матеріалів для виготовлення корпусу — застосування пиломатеріалів та стружкових плит.

Якщо корпус виконувати з дерева, то довговічність матеріалу можна забезпечити шляхом просочення водно-полімерними емульсіями та покриттям лакофарбовими матеріалами.

Основним принципом, яким слід керуватися при проектуванні та збиранні сонячного колектора, є доступність матеріалів щодо ціни та можливості придбати. Тобто їх можна або знайти у вільному продажу, або самостійно виготовити з доступної сировини.

Галерея зображень

Нюанси влаштування теплоізоляції

Для запобігання втратам теплової енергії на дно короба монтується ізоляційний матеріал. Це може бути пінопласт або мінеральна вата. Сучасна промисловість випускає досить велику номенклатуру ізоляційних матеріалів. Для утеплення коробки можна використовувати фольговані варіанти утеплювачів. Таким чином можна забезпечити теплоізоляцію і відбиття сонячних променів від фольгованої поверхні.

Якщо як ізоляційний матеріал використовується жорстка плита пінопласту або пінополістиролу, для укладання змійовика або системи труб можна вирізати канавки. Зазвичай абсорбер колектора укладається на теплоізоляцію зверху і фіксується до днища корпусу способом, що залежить від використаного у виготовленні корпусу матеріалу.

Теплоізоляція служить зменшення втрат теплової енергії через дно корпусу. Прилад у металевому корпусі виготовляти без теплоізоляції нераціонально

Теплоприймач сонячного колектора

Це абсорбуючий елемент. Він є системою труб, в яких відбувається нагрівання теплоносія, і деталей, виконаних найчастіше з листової міді. Оптимальним матеріалом для виготовлення теплоприймача вважаються мідні труби. Домашні майстри винайшли найдешевший варіант — спіральний теплообмінник із поліпропіленового шланга.

Цікаве бюджетне рішення – абсорбер геліосистеми із гнучкої полімерної труби. Для з'єднання з пристроями на вході та виході застосовуються відповідні фітинги

Вибір матеріалів, з яких можна зробити теплообмінник сонячного колектора, досить широкий. це може бути теплообмінник старого холодильника, поліетиленові труби, які використовуються для водопроводу, сталеві панельні радіатори та ін. Важливим критерієм ефективності є теплопровідність матеріалу, з якого виготовлений теплообмінник.

Для самостійного виготовлення оптимальним варіантом є мідь. Вона має теплопровідність, яка становить 394 Вт/м². У алюмінію цей параметр варіюється від 202 до 236 Вт/м2.

Мідні труби вважаються найбільш оптимальним варіантом для виготовлення теплоприймача за теплотехнічними якостями та зносостійкістю.

Однак велика різниця в параметрах теплопровідності між мідними та поліпропіленовими трубами зовсім не означає, що теплообмінник з мідними трубами видаватиме в сотні разів більші обсяги. гарячої води.

За рівних умов продуктивність теплообмінника з мідних труб буде на 20% ефективнішою, ніж продуктивність металопластикових варіантів. Отже, теплообмінники, виготовлені із полімерних труб, мають право на життя. До того ж такі варіанти обійдуться набагато дешевше.

Незалежно від матеріалу труб, всі з'єднання як зварні, так і різьбові повинні бути герметичні. Труби можна розташовувати як паралельно друг до друга, і у вигляді змійовика. Розташування труб у вигляді змійовика зменшує кількість з'єднань, що знижує ймовірність протікання та забезпечує більш рівномірний рухпотоку теплоносія.

Верх коробки, в якому знаходиться теплообмінник, закривається склом. Як альтернативу можна використовувати сучасні матеріали, типу акрилового аналога або монолітного полікарбонату Світлопрозорий матеріал може бути не гладким, а рифленим чи матовим.

У класичному варіантікороб із колектором закривається загартованим склом, оргсклом, полікарбонатом або подібним матеріалом. Народні умільці пристосувалися замість скла використовувати поліетилен

Така обробка знижує відбивні можливості матеріалу. Крім того, цей матеріал має витримувати значні механічні навантаження. У промислових зразках подібних геліосистем використовують спеціальне солярне скло. Таке скло характеризується низьким вмістом заліза, що забезпечує менші втрати теплової енергії.

Накопичувальний бак або аванкамера

Як накопичувальний бак можна використовувати будь-яку ємність з об'ємом від 20 до 40 літрів. Підійде кілька менших за обсягом резервуарів, з'єднаних трубами в послідовний ланцюжок. Накопичувальний бак рекомендовано утеплювати, т.к. нагріта на сонці вода в ємності без ізоляції швидко втрачатиме теплову енергію.

По суті теплоносій в опалювальній геліосистемі повинен циркулювати без акумуляції, т.к. отриману від нього теплову енергію потрібно витрачати під час отримання. Накопичувальна ємність швидше виконує функцію розподільника нагрітої води та аванкамери, що підтримує стабільність тиску в системі.

Накопичувальна ємність у геліосистемах працює як розподільник води та резервуару, що підтримує тиск

Етапи складання геліосистеми

Після виготовлення колектора та підготовки всіх складових конструкційних елементів системи можна братися до безпосереднього монтажу.

Один з варіантів пристрою змійовика з поліпропіленових трубз фітингами та трійниками допоможе швидко зібрати сонячний колектор (натисніть для збільшення)

Робота починається з установки аванкамери, яку, як правило, розміщують у найвищій з можливих точці: на горищі, що окремо стоїть вежі, естакаді і т.д. При встановленні слід врахувати, що після заповнення рідким теплоносієм системи, ця частина конструкції матиме достатньо велика вага. Тому слід переконатися в надійності перекриття або посилити його.

Після встановлення ємності приступають до встановлення колектора. Цей конструкційний елемент системи мають у своєму розпорядженні на південній стороні. Кут нахилу щодо лінії горизонту повинен становити від 35 до 45 градусів. Після встановлення всіх елементів обв'язують їх трубами, з'єднуючи в єдину гідравлічну систему. p align="justify"> Герметичність гідравлічної системи є важливим критерієм, від якого залежить ефективна робота сонячного колектора.

За схемою складання геліосистеми для постачання води в літній душ можна спорудити конструкцію, щоб підігрівати воду для поливу або створювати комфортні умови прохолодними вечорами (натисніть для збільшення)

Для з'єднання конструктивних елементівв єдину гідравлічну систему використовуються труби з діаметром дюйм та півдюйма. Менший діаметр використовується для влаштування напірної частини системи. Під напірною частиною системи розуміється введення води в аванкамеру та виведення нагрітого теплоносія в систему опалення та гарячого водопостачання. Решта монтується за допомогою труб більшого діаметру.

Для запобігання втратам теплової енергії труби слід ретельно ізолювати. Для цього можна використовувати пінопласт, базальтову вату чи фольговані варіанти сучасних ізоляційних матеріалів. Накопичувальна ємність і аванкамера також підлягають процедурі утеплення.

Найбільш простим і доступним варіантомутеплення накопичувальної ємності є споруда навколо неї короба з фанери або дощок. Простір між коробом та ємністю слід заповнити теплоізоляційним матеріалом. Це може бути шлаковата, суміш соломи з глиною, суха тирса та ін.

Гелісистема встановлюється так, щоб сонячні колектори були розташовані на самій освітленій стороні будинку або ділянки

Випробування перед введенням в експлуатацію

Після монтажу всіх елементів системи та утеплення частини конструкцій можна приступати до заповнення системи рідким теплоносієм. Початкове наповнення системи слід проводити через патрубок, розташований у нижній частині колектора. Тобто наповнення відбувається знизу вгору. Завдяки таким діям можна уникнути можливої ​​освіти повітряних пробок.

Вода або інший рідкий теплоносій надходить до аванкамери. Процес заповнення системи закінчується тоді, коли з дренажної труби аванкамери починає литися вода. За допомогою поплавкового клапана можна відрегулювати оптимальний рівень рідини в аванкамері. Після заповнення системи теплоносієм він починає нагріватися в колекторі.

Процес підвищення температури відбувається навіть у похмуру погоду. Нагрітий теплоносій починає підніматися у верхню частину накопичувального бака. Процес природної циркуляції відбувається до тих пір, поки температура теплоносія, який надходить у радіатор, не вирівняється з температурою носія, що виходить із колектора.

При витраті води в гідравлічної системиспрацьовуватиме поплавковий клапан, що знаходиться в аванкамері. Таким чином підтримуватиметься постійний рівень. При цьому холодна вода, що надходить у систему, буде в нижній частині ємності накопичувача. Процес перемішування холодної та гарячої води практично не відбувається.

У гідравлічній системі слід передбачити встановлення запірної арматури, яка перешкоджатиме зворотній циркуляції теплоносія з колектора в накопичувач. Це відбувається в тому випадку, коли температура довкілляопускається нижче температури теплоносія. Таку запірну арматуру, як правило, використовують у нічний та вечірній час.

Підведення до місць споживання гарячої води здійснюється за допомогою стандартних змішувачів. Звичайні одинарні крани краще не використовувати. У сонячну погоду температура води може сягати 80 градусів. Користуватися такою водою, що тече із звичайного крана, досить незручно. Таким чином змішувачі дозволять суттєво заощадити гарячу воду.

Продуктивність такого сонячного водонагрівачаможна підвищити шляхом додавання додаткових секцій колекторів. Конструкція дозволяє монтувати від двох до необмеженої кількості штук.

Продуктивність геліосистеми збільшується шляхом встановлення більшої кількості сонячних колекторів

В основі такого сонячного колектора для опалення та гарячого водопостачання лежить принцип парникового ефекту і так званий термосифонний ефект. Парниковий ефект використовується у конструкції нагрівального елемента. Сонячне проміння безперешкодно проходить через прозорий матеріал верхньої частини колектора і перетворюється на теплову енергію.

Теплова енергія виявляється у замкнутому просторі завдяки герметичності короба секції колектора. Термосифонний ефект використовується в гідравлічній системі, коли нагрітий теплоносій піднімається вгору, при цьому витісняючи холодний теплоносій і змушуючи рухатися в зону нагріву.

Завдяки термосифонному ефекту в системі відбувається природна циркуляція теплоносія.

Продуктивність сонячного колектора

Основним критерієм, що впливає на продуктивність геліосистем є інтенсивність сонячного випромінювання. Кількість падаючого на певну територію потенційно корисного сонячного випромінювання називається інсоляцією.

Величина інсоляції, у різних точках земної кулі, варіюється в досить широких межах. Для визначення середніх показників цієї величини є спеціальні таблиці. Вони відображають середню величину сонячної інсоляції для того чи іншого регіону.

Дані щодо сонячної інсоляції у певному регіоні можна отримати зі спеціальних карт та таблиць (клацніть для збільшення)

Крім величини інсоляції на продуктивність системи впливає площу та матеріал теплообмінника. Ще одним фактором, що впливає на продуктивність системи, є обсяг накопичувального бака. Оптимальним обсяг бака розраховується з площі адсорберів колектора.

У випадку із плоским колектором це загальна площа труб, які знаходяться в коробці колектора. Ця величина, в середньому значенні, дорівнює 75 літрів об'єму бака, на один квадратний метр площі трубок колектора. Накопичувальна ємність є своєрідним тепловим акумулятором.

Ціни на заводські прилади

Левова частка фінансових витрат на спорудження такої системи посідає виготовлення колекторів. Не дивно, навіть у промислових зразках геліосистем близько 60% вартості посідає цей конструкційний елемент. Фінансові витрати залежатимуть від вибору тієї чи іншої матеріалу.

Слід зазначити, що така система не в змозі опалити приміщення, вона лише допоможе заощадити на витратах, допомагаючи підігріти воду в системі опалення. Вона зможе, як мінімум, повністю забезпечити гарячою водоюпротягом 6-7 місяців. Враховуючи чималі витрати енергії, які витрачаються на нагрівання води, сонячний колектор, інтегрований у систему опалення, суттєво знижує подібні витрати.

Сонячний колектор досить легко інтегрується в систему опалення та гарячого водопостачання.

Для її виготовлення використовуються досить прості та доступні матеріали. До того ж, подібна конструкція є повністю енергонезалежною і не потребує технічного догляду. Догляд за системою зводиться до періодичного огляду та очищення скла колектора від забруднень.

Відео з виготовлення сонячних колекторів

Процес виготовлення елементарного сонячного колектора:

Як зібрати та ввести в експлуатацію геліосистему:

Звичайно, самостійно зроблений сонячний колектор не зможе конкурувати з промисловими моделями. Використовую підручні матеріали досить складно досягти високого ККД, яким володіють промислові зразки. Але й фінансові витрати будуть набагато меншими, порівняно з придбанням промислових установок. Тим не менш, зроблений самостійно сонячний колектор суттєво підвищить рівень комфорту та скоротить витрати на енергію, що виробляється класичними джерелами.

Як своїми руками виготовити сонячний колектор?

Зараз у людей, які живуть у своїх будинках, часто виникає питання, як заощадити на опаленні та гарячій воді. У пошуках цієї економії вони звертаються до використання енергії сонця. Тому сьогодні так часто можна почути питання, як зробити сонячний колектор своїми руками. Адже цей пристрій дає змогу частково звільнити від функції підігріву води центральний котел у будинку. Сонячний колектор є апаратом, який поглинає сонячну енергію і перетворює її на теплову. Ця теплова енергія передається теплоносія. Зазвичай колектор у класичному виконанні – це металева пластина у дерев'яному або пластиковому корпусі з утеплювачем, що поглинає сонячне випромінювання.

Перш ніж говорити, як зробити сонячний колектор для опалення будинку своїми руками, потрібно пояснити принцип його функціонування.

У будь-якому сонячному колекторі є два робочі вузли – уловлювач сонячного випромінювання та теплообмінний акумулятор. Останній займається перетворенням енергії випромінювання на теплову. Ця енергія передається теплоносія, роль якого здебільшого виконує вода.

За конструкцією сонячні колектори ділять на трубні, плоскі та вакуумні. Найбільша ефективність у вакуумних, які мають конструкцію типу термоса. Труби вставлені одна в одну. Простір між ними заповнює вакуум, що забезпечує відмінну теплоізоляцію. У ролі теплоносія виступає вода. Ця вода може спрямовуватись як на опалення будинку, так і використовуватися для технічних потреб. Прямо як гаряча вода для миття вона не використовується. Вона йде в бойлер, де нагріває воду, що циркулює в іншому контурі.

Сонячний колектор не споживає палива та не дає викидів у навколишнє середовище вуглекислого газу. При цьому ефективність таких колекторів сягає 80 відсотків. Якщо говорити про Росію, то на її більшій території вироблення сонячної енергії з початку весни і до середини осені складає близько п'яти кіловат на квадратний метр.

Така кількість сонячної енергії дозволяє підігрівати близько ста літрів води в колекторі площею 2 на 2 метри. Якщо ви збираєтеся підігрівати воду в колекторіцілий рік

, доведеться використовувати сонячний колектор більшої площі. І найкраще, якщо він буде вакуумним. Тоді можна буде отримувати підігріту воду цілий рік, знімаючи навантаження з основного котла та зменшуючи споживання енергоресурсів.

Влаштування плоского колектора

Коли люди організовують сонячне опалення приватного будинку своїми руками, їх найчастіше цікавлять саме плоскі колектори для нагрівання води. У таких пристроях теплоприймач (металева пластина з мідним змійовиком) знаходиться в корпусі. Останній може бути як металевим, так і виконаним із дерева. Теплоприймач деякі виконують не у вигляді металевої пластини, а з жерстяного профілю. Замість мідного змійовика використовуються чорні труби або ПВХ. Звісно, ​​такі системи менш ефективні, але у домашніх умовах годяться.

Теплоприймач забарвлюється в чорний колір, а між ним та задньою стінкою колектора прокладається теплоізоляція. Зверху корпус колектора накривається полікарбонатом чи міцним склом. Приймач перетворює сонячну енергію на теплову і передає воді (або антифризу). Скло або полікарбонат потрібні обов'язково, оскільки є захистом для теплообмінника від зовнішньої атмосфери., а значить, потребує періодичного чищення від бруду та пилу. Крім того, потрібно надійно герметизувати всі шви між склом та корпусом. Від цього залежить ефективність роботи сонячного колектора. Інакше через щілини випаровуватиметься тепло. З метою збереження тепла виконується теплоізоляція задньої стінкикорпуси.

Так, що плоскі колектори приваблюють тих, хто робить опалення будинку своїми руками, своєю нескладною конструкцією та привабливим співвідношенням ціни та якості. Однак такий колектор підійде для використання в регіонах з високою інсоляцією цілий рік. Або в літній періодв середній смузіРосії. Взимку ефективність такого пристрою сильно падає через великі втрати тепла через елементи корпусу. Є приклади, коли люди виготовляють сонячний повітряний колектор своїми руками для опалення будинку, але такі пристрої ми не розглядатимемо через їх низьку ефективність.

Як зробити сонячний колектор для опалення будинку своїми руками?

Які матеріали знадобляться і скільки це коштує?

• Ємність об'ємом 200-300 літрів (розкид цін досить великий, від 4 до 12 тисяч рублів);
• Скло 2-3 квадратних метра(близько 1 тисячі рублів) та рама під нього (близько 500 рублів);
• Дошки для корпусу. Товщина має бути не менше 25 мм, а ширину можна взяти 100, 120, 140 мм (ціна 1 дошки 3 метри приблизно 300-500 рублів);
• Кріплення для корпусу: сполучні куточки, цвяхи, шурупи;
• На дно можна використовувати ДСП або оргаліт, щоб знизити вагу (200-300) рублів;
• Оцинковане залізо (300-400 рублів). Можна покласти профіль, пофарбований у темний колір;
• Труби для радіатора Тут ціна залежатиме від того, що ви використовуватимете: залізо, пластик, мідь;
• Теплоізоляційний матеріал (упаковка 500-700 рублів).

Ціна може відрізнятися в залежності від того, які розміри ви витримуватимете. Нижче буде описано процес виготовлення колектора у загальному випадку. Цілком можливо, що ви внесете до нього свої поправки. Якщо ви збираєтеся виготовляти сонячний колектор із полікарбонату своїми руками, то у вартість потрібно включити необхідну кількість. Варіанти з цим матеріалом часто можна зустріти на дачних ділянкахта у приватних будинках.

Виготовлення сонячного колектора

Спочатку потрібно виготовити короб. Крім стін бажано зробити розпірки з дощок і бруса, щоб підсилити. Дно робиться ДСП або з оргаліту. На нього необхідно укласти теплоізоляційний шар. Це може бути мінеральна вата, пінополістирол та подібні матеріали. Поверх укладається жерстяний лист. Далі встановлюється теплоприймач та кріпиться до короба. Перед встановленням усі деталі забарвлюються в чорний колір матової чорної червоної. Фарбу вибирайте теплостійку. Потрібно пофарбувати жерстяний лист, радіатор, з'єднання тощо.

Потім необхідно облаштувати бак для води. Його потрібно поставити у велику за обсягом ємність та зробити ізоляцію. Для цього між стінками засинають якийсь теплоізоляційний матеріал. До бака знадобиться водяна камера з поплавцем. Принцип дії такий самий, як в унітазному бачку. Вона розміщується зазвичай на горищі під дахом разом із накопичувачем. Розташування водяної камери має бути вищим на метр, ніж накопичувальний бак. Сам сонячний колектор ставиться на даху будинку з південного боку, або на іншому сонячному місці.Якщо він стоятиме на ділянці, то труби, які йдуть до нього, доведеться поміщати в теплоізоляцію.

Після цього проводиться з'єднання в єдину систему за допомогою труб та підключення до водопостачання. Бажано, щоб у колекторі було вміщено максимальну кількість труб. Постаратися розмістити хоча б 10-12. Заповнення системи проводиться з нижньої частини, зокрема, з радіатора. Так не виникатиме повітряних пробок. Після наповнення системи водою з водяної камери вода піде через дренажну трубку.

Потрібно заповнити бак, вода почне циркулювати та нагріватися. Нагріта вода витіснятиме холодну, піднімаючись вгору. В результаті холодна вода знову надходитиме в теплоприймач. Коли у водяній камері спрацює поплавковий клапан, холодна вода знову піде в нижню частину. Так відбувається циркуляція і немає змішування води із різною температурою. На ніч подачу води у накопичувач краще перекривати, щоб уникнути теплових втрат.

Сонячний колектор використовується для поглинання енергії сонячного випромінювання, щоб надалі вона була концентрована, перетворена та використана людиною.

Вироблена енергія застосовується для:

1. Забезпечення нагрівання води та запуску систем опалення житлових приміщень.
2. Забезпечення у басейнах різного типупостійно теплою водою.
3. Обігрів теплиць.
4. Для нагрівання технологічної води, що використовується в промисловості.

Принцип роботи та сфера застосування

Принцип дії

Конструкція та матеріали, що використовуються для її створення, спрямовані для максимально можливого споживання сонячної енергії. Після чого вона перетворюється на теплову, і передається для її подальшого використання. у цій системі може бути як повітря, так і спеціальна рідина з незамерзаючими властивостями.

Циркуляція його може бути природною та примусовою.

Колектори використовуються у різних країнах з будь-яким кліматом.

Область їх застосування досить велика:

1. Для дач, котеджів та приватних будинків.
2. Різних виробничих комплексів, незалежно від роду діяльності та масштабу.
3. На автомийках, станціях автозаправок.
4. У дитячих та медичних закладах.
5. На об'єктах залізничного транспорту.
6. У готельних, торгових та розважальних комплексах.
7. У закладах громадського харчування та офісах.

Переваги і недоліки

Колектори мають велику низку переваг, до них можна віднести:

1. Зниження витрат на обслуговування опалювальної системи, та забезпечення його гарячим водопостачанням.
2. Можливість отримання обігріву будинкута гарячої води при перебоях та тимчасовій відсутності електропостачання та подачі газу.
3. Зниження навантаження на опалювальну систему, внаслідок чого відбувається збільшення терміну служби.
4. Економія природних ресурсів та збереження екології.
5. Екологічність системине надає негативного на людини.

Мінусом можна назвати досить високу вартість та непростий монтаж цього обладнання.

Види

Можна виділити два види цих пристроїв. Кожному їх властиві певні характеристики і принципи дії.

Плоский колектор

Подібні колектори виготовляються у вигляді панелі розміром до 2,5 метра,в центрі якої міститься поглинаюча пластина. Виготовляється вона з теплопровідних металів, мідь або алюмінію, що найбільш використовуються для цього. На неї нанесено покриття, якому властива наявність низького коефіцієнта випромінювання.

Це потрібно для найбільшого перетворення сонячних променів у вигляді теплової енергії, при цьому в довкілля її вихід має бути мінімальним. Цей шар, що абсорбує, з'єднується з трубками. Саме по них відбувається циркуляція найчастіше пропілен-гліколю, який виступає як теплоносій.

Також, або вода. Під трубками розташований теплоізоляційний шар. Над поглиначем знаходиться спеціальне захисне геліостекло. Йому характерний мінімальний вміст заліза для найбільшої пропускної спроможності, а корпус посилений листовою сталлю з теплоізоляцією або алюмінієм.

Використовується цей вид для монтажу на скатних або плоских дахах. Але його можна монтувати в будь-якому місці та положенні. Цей вид найбільш поширений і отримав широке використання для опалювальних системта для нагрівання води.

Трубчастий (вакуумований)

Складається він із окремих трубок.Число їх може бути від 5 до 30 штук. Кожна, з трубок за принципом дії є мініколектора. Усі вони поєднані в одну панель.

Усередині трубки знаходиться ще одна така сама деталь меншого розміру. Між ними створено вакуум. Верхня частина складається з геліостекла та виконує функцію захисту. У неї вбудована платівка поглинача, що складається з міді чи алюмінію. Найменша трубка знаходиться під пластиною, в ній відбувається циркуляція теплоносія. Вакуум у цьому випадку відіграє роль утеплювача.

Такий сонячний колектор діє значно ефективніше порівняно з плоским, за умов низьких атмосферних температур.

Але вартість їх значно вища.

Трубчастий колектор у свою чергу буває двох видів, відмінних за конструкцією. Розрізняють тип з тепловою трубою та прямоточний. Перевагою першого типу можна назвати збереження ефективної працездатності за температури до -30 градусів Цельсія, а деяких випадках навіть до -40.

Відмінними рисами прямоточного колектора є можливість його монтажу в будь-якому положенні, а також мінімальні тепловтрати при роботі.

Як зробити своїми руками?

Пристрій колектора

Цей прилад для економії енергії можна виготовити власноруч. Варіантів виконання у разі існує чимало. Наприклад, його можна зробити з віконної рами, старого електричного бойлера, холодильника і навіть пластикових пляшок.

Розглянемо один із найпростіших колекторів, виготовлених за допомогою деталей старого холодильника. Здійснювати такий колектор буде підігрів води для технічних потреб.

Необхідні матеріали та інструменти

1. Матеріали:
2. Конденсатор знятий зі старого холодильника.
3. Бруси з дерева, 5/5 див.
4. Гумовий килимок.
5. Скло (підійде від віконної рами).
6. Аркуш фольги.
7. Шурупи, цвяхи.

Скотч.

1. Інструменти:
2. Молоток.

Шуруповерт. Перед проведенням робіт змійовик від холодильника необхідно промити з використанняммиючого засобу

та проточної води. Це треба для його очищення від фреонової олії.

Випробування показали, що цей агрегат здатний протягом двох годин роботи нагріти близько 20 літрів води на 20 градусів. Температура довкілля під час експерименту становила +25 градусів Цельсія.

Звичайно, такий пристрій має низький ККД і ймовірність виходу з ладу через заповіт теплообмінника, проте він приносить певну користь.

Оскільки, сонячні колектори мають ефективність, яка залежить від здатності, що відбиває, і поглинаючої особливості матеріалу, для збільшення цих особливостей були придумані спеціальні покриття.

Кожна з них підходить до певного матеріалу, на який вони наноситимуться. Є покриття для міді, алюмінію та ін Нанесення їх здійснюється досить складним способом, тому вони не мають широкого доступу.

1. При виборі колектора слід враховувати, Що вакуумні його моделі більш тендітні порівняно з плоскими, але при пошкодженнях значно простіше полагодити перший варіант. Для цього потрібно лише замінити трубки, що вийшли з ладу, коли як у плоскому доведеться замінити всю абсорбуючу систему;
2. Потужності, що виробляється за допомогою одного колектора, вистачить для опалення кількох житлових кімнат та підігріву води.
3. Термін служби колектора складає до 30 років.Але при покупці цього апарату слід враховувати, що вакуумний тип менш довговічний, порівняно з іншими.
4. Встановити це обладнання можна самостійно, використовуючи інструкцію, яка додається до пристрою. Цей процес досить трудомісткий і нелегкий, але дозволяє заощадити на витратах, необхідних для залучення фахівців.

Хороші власники приватних будинків в даний час знаходяться в пошуку можливостей заощадити на підігріві води та на опаленні. Особливо актуально це стає в Останнім часомколи ціни на комунальні послуги мають стійку тенденцію до зростання мало не кожен квартал . На допомогу приходить сама природа з її невичерпним джерелом енергії – сонячним випромінюванням. Застосовуючи на практиці закони фізики, народні умільці знаходять цікаві способи економії, розробляючи та збираючи сонячні колектори, які під силу зробити, напевно, будь-якому домовласникові самостійно — варто лише докласти небагато сил та вміння.

Сонячний колектор своїми руками може бути виготовлений множинними способами і з самих різних матеріалів, Іноді навіть з тих, які просто «валяються під ногами». Їх конструюють зі звичайних старих пивних банок, пластикових пляшок, шлангів або труб, із застосуванням скла, панелей полікарбонату та інших матеріалів.

Деякі із способів виготовлення колекторів будуть розглянуті нижче, але спочатку варто вивчити схеми підключення – вони, як правило, є приблизно загальними для будь-яких сонячних системнагрівання води.

Ефективна робота системи нагрівання води від сонячних променів залежить не тільки від того, з чого виготовлений колектор, але і наскільки правильно він буде встановлений та підключений. Варіантів схем підключення досить багато, але не варто вишукувати найскладніші, так як цілком можна скористатися базовими, які доступні і зрозумілі.

Літній варіант гарячого водопостачання від сонячного колектора

Ця нескладна схема підключення сонячного колектора може бути застосована як для підігріву води для літнього душу, так і для домашніх потреб. Якщо гаряча вода потрібна на вулиці у літній споруді, то бак для неї встановлюється також на повітрі. У тому випадку, коли гаряче водопостачання розводиться по будинку, і бак, що акумулює, встановлюється там же.

Літній варіант підключення колектора

Ця схема зазвичай передбачає природну циркуляцію води, і в такому випадку батарея-колектор встановлюється нижче на 800 ÷ 1000 мм рівня ємності, куди надходитиме гаряча вода - це повинно забезпечити різницею в щільності холодної та нагрітої рідини. Для з'єднання колектора з баком використовуються труби діаметром не менше ніж ¾ дюйма. Для збереження води в ємності, що акумулює, в гарячому стані, якого вона досягне від нагріву денним сонцем, стінки необхідно добре утеплити, наприклад, мінеральною ватоютовщиною 100 мм і поліетиленом (якщо над бойлером не буде влаштований дах). Але все ж таки краще передбачити для ємності стаціонарне укриття, тому що якщо утеплювач промокне від дощу, то він істотно знизить свої термоізоляційні властивості.

Природна циркуляція не надто хороша для використання в системі із сонячним колектором, оскільки створюється слабка інертність руху води у контурі. А якщо батарея і бак знаходяться досить далеко один від одного, то вода, пройшовши цей шлях, поступово остигатиме. Тому для збільшення ефективності часто встановлюється циркуляційний насос. Цей варіант придатний для зігрівання води тільки в теплу половину року, а на зиму воду з системи доведеться обов'язково злити, інакше, замерзаючи, вона просто розірве. тт карбованці.

"Зимова" схема підключення сонячного підігріву води

Якщо планується використовувати сонячний колектор цілий рік, то щоб у сильні холоди в трубах вода не замерзала, у контур замість неї заливається спеціальний теплоносій – антифриз, тобто рідина, що незамерзає. Схема набуває зовсім іншого вигляду - встановлюється бойлер непрямого нагріву. У цьому випадку нагрітий в сонячному колекторі антифриз проходитиме через меєвик-теплообмінник бойлера, зігріваючи воду, що знаходиться в баку.

У цю систему обов'язково вбудовується розширювальний бакі "група безпеки" - автоматичний повітровідвідник, манометр та запобіжний клапан, розрахований на потрібний тиск. Для постійного руху теплоносія зазвичай використовують циркуляційний насос.

Варіант опалення від сонячного колектора

При використанні сонячної теплової енергії для опалення будинку застосовується також бойлер непрямого нагріву, підключений до колектора, а також додаткового підігріву теплоносія - котел, що працює на твердому паливі або газі. В осінні або весняні дні, коли сонце здатне нагріти теплоносій до потрібної температури, котел можна просто відключати.

Сонячний колектор - гарна підмога і для опалення будинку

Якщо зими в регіоні дуже холодні, то не варто очікувати від колектора великої ефективності, оскільки в цей період мало сонячних днів, а світило знаходиться низько до горизонту. Тому додатковий підігрів теплоносія та гарячої води просто необхідний. Єдине, чим допоможе сонячна батарея заощадити на паливі - це те, що в котел надходитиме не холодна, а вже трохи підігріта вода, а значить для доведення її до потрібної температури потрібно спалювати газу або дров.

Потрібно знати і те, що чим більше за площею зробити сонячний тепловий колектор, тим більше енергії він зможе увібрати. Тому, щоб подібна система спромоглася виробити достатньо тепла для опалення будинку, розмір площі колектора необхідно довести до 40÷45% від загальної площі будинку.

Варіант гарячого водопостачання та опалення від сонячного колектора

Щоб задіяти сонячний колектор і для опалення, і для гарячого водопостачання, необхідно об'єднати в системі обидва попередні варіанти, і використовувати для води спеціальний бойлер з додатковою ємністю, яка має змійовик, через який циркулює нагрітий сонячною батареєю теплоносій. Завдяки тому, що внутрішній бак набагато менший за основний, вода в ньому нагрівається від змійовика набагато швидше і віддає тепло в загальну ємність.

Колектор може бути включений до загальної системи «опалення - гаряче водопостачання»

Крім цього, бойлер повинен бути підключений до додаткового джерела нагріву - це може бути газовий або електричний котел або теплогенератор на твердому паливі.

Нестабільність температури, яку створює сонячна батарея, може сприяти перегріву теплоносія або, навпаки, занадто швидкому його охолодженню в контурах опалення та водопостачання. Щоб цього не сталося, вся система має керуватись автоматикою. У розведення встановлюється контролертемператури, який може або перенаправляти потоки теплоносія, або включати або вимикати циркуляційні насоси, або здійснювати інші керуючі операції.

У наведеній вище схемі такий температурний контролер позначений, як регулятор.

Отже, зі схемами підключення (обв'язування) загалом ясність існує. А ось тепер є сенс розглянути кілька варіантів самостійного виготовлення сонячних колекторів.

Сонячний колектор зі шлангу або гнучкої труби

Ті, хто має приватний будинокз городом або дачу, звичайно ж знають, що вода, що залишилася у тимчасових легких магістралях після поливу грядок, швидко нагрівається. Це позитивна якістьшлангів або гнучких трубта використовували народні умільці, створюючи з них сонячні теплообмінники. Потрібно зазначити, що такий колектор обійдеться у багато разів дешевше за куплений у магазині, але щоб процес виготовлення пройшов успішно, потрібно докласти деяких зусиль.

На даху - ціла батарея із сонячних колекторів

Такий колектор може складатися з однієї або декількох секцій, в які укладаються і закріплюються шланги, що щільно згорнуті по спіралі «равликом».

«Равлик» - теплообмінник

Таку конструкцію можна назвати найпростішою як по конструкції, так і по монтажу. Головним недоліком її можна назвати те, що її практично не можна використовувати без застосування примусової циркуляції, так як при надто великих довжинах контурів труб гідравлічний опір перевищить силу напору, що створюється різницею температур. Однак, вирішити питання із встановленням циркуляційного насоса – зовсім нескладно. І така система, встановлена ​​в заміському будинку, стане чудовою підмогою і швидко окупиться, включаючи витрати (зовсім незначні) на електроживлення насоса.

Використовуються подібні колектори для обігріву води в басейнах. Їх підключають до системи фільтрації, яка обов'язково має насос. Вода, циркулюючи трубами колектора, встигає нагріватися перед вступом у басейн.

В деяких випадкахстворюючи всю систему сонячної батареї, можна обійтися без встановлення накопичувального бака. Це можливо тоді, коли гаряча вода використовується лише у денний час та у невеликих кількостях. Наприклад, у контурі з 150 м труби, що має внутрішній діаметр 16 мм, вміщується 30 літрів води. А якщо п'ять чи шість таких «равликів» із труб буде зібрано в єдину батарею, то протягом дня душ можна приймати по кілька разів кожному члену сім'ї, і гарячої води ще немало залишиться і на господарські потреби.

Якщо у когось залишилися сумніви щодо ефективності такого підігріву води, рекомендуємо подивитися відеоролик, в якому показано випробування колектора зі шлангів:

Відео: ефективність нескладного сонячного колектора

Матеріали для виготовлення

Щоб зробити такий сонячний колектор, потрібно підготувати деякі матеріали. Анітрохи не виключено, що деякі з них знайдуться в сараї або гаражі.

• Гумовий шланг або гнучка пластикова труба чорного кольору, що має діаметр 20 - 25 мм - це по суті головний елемент системи, в якому при циркуляції води відбуватиметься теплообмін. Кількість шлангу залежатиме від величини сонячної батареї - це може бути і 100, і 1000 метрів. Чорний колір шланга кращий тим, що він більше, ніж решта всіх відтінків, поглинає тепло.

Відразу ж слід зазначити, що метало пластикові трубине дуже підходять для виготовлення колектора, навіть якщо їх покрити чорною фарбою. Справа в тому, що пластичність їх в цьому випадку недостатня - вони заламуються при згинах маленького радіусу і тим самим, навіть якщо не порушується цілісність стін, зменшиться інтенсивність струму води.

Шланги продаються у бухтах по 50, 100 чи 200 метрів. Якщо планується виготовити батарею великого об'єму, то доведеться купувати кілька бухт. У тому випадку, якщо в кожній секції планується використовувати, наприклад 50 або 100 м шланга, то не варто купувати цілу 200-метрову бухту краще придбати готовий шланг. Це допоможе заощадити час під час монтажу.

Шланг може бути покладений не тільки по круглій спіралі, а й овальної, а також у вигляді змійовика.

Як хороша альтернатива можна спробувати і сучасні труби зі зшитого поліетилену РЕХ. У них – непогана пластичність, ну а як надати їм чорний колір, якщо його немає у продажу – неважко придумати.

• Якщо скат даху, на якому встановлюватиметься колекторна батарея, крутий, то для спіралей зі шланга виготовляються спеціальні короби - з брусків, фанери або металевого листа. Для цього знадобиться бруски 40×40 або 40×50 мм, фанера завтовшки 6 мм, або металевий лист в 1,5–2 мм.

Заготівля майбутнього модуля обробляється антисептиком (дерево) або антикорозійними складами (метал). Потім із них збирається короб на одну або кілька спіралей.

До речі, як бортики короба можна використовувати старі віконні рами, на які просто монтується донна частина.

• Для попередньої обробкиметалу та деревини необхідно придбати антисептичні, антикорозійні та ґрунтувальні склади.
• Шланги (труби) зазнають чималих навантажень і від маси теплоносія, і від перепадів температур і внутрішнього тиску. Отже, вони намагатимуться порушити укладання, деформуватися, просісти, тому потрібно передбачити спеціальні кріплення для їхньої підтримки в початковому положенні.

Це може бути металева смуга, яку закріплюють між трубами на шурупи.

Інший варіант - це вільне зв'язування щільним шнуром або пластиковим хомутом-«краваткою» з хрестовиною або поперечкою. Але такий метод скріплення більше підходить для пластикової труби, ніж для шланга, так як він може при розширенні гуми провиснути на шнурі. Якщо ж для колектора обраний армований гумовий шланг, цей спосіб цілком підійде для фіксації.

Ще одним варіантом кріплення, що підходить для пластикової труби або армованого шланга, можуть стати цвяхи з широкими капелюшками. Вони можуть забиватися або в дно короба (у цьому випадку воно повинно мати товщину не менше 10 мм), або на своєрідну хрестовину, виготовлену з бруска.

• Необхідно буде підготувати і сполучні елементи для шланга чи труб. Різновидів подібних фітингів досить багато, але потрібно вибрати саме ті, які призначені для вибраного для виготовленняколектор матеріалу.

Крім таких з'єднувачів, будуть потрібні різьбові фітинги для переходу від пластикової або гумової труби на загальну металеву. Таке з'єднання буде необхідно, якщо колектор складатиметься з кількох модулів.

Щоб знати, скільки потрібно сполучних елементів, потрібно заздалегідь викреслити принципову схему створюваної системиі прорахувати їхню кількість на ній.

• Для об'єднання всіх модулів в єдину батарею потрібно два колектора - відрізка металевої труби. Через один із них, закріплений внизу батареї, в теплообмінники надходитиме холодна вода, а в другому, закріпленому зверху, збиратиметься зігріта.

Верхня труба з'єднуватиметься з накопичувальним баком, тобто йтиме до споживача. Вона повинна мати діаметр 40÷50 мм.

Монтаж батареї

Заготовивши все необхідне, можна приступати до роботи.

• Для початку потрібно обробити антисептичним засобомвсі дерев'яні частини майбутньої конструкції.
• Далі, якщо дно модулів буде виготовлене із металевого листа, його потрібно покрити антикорозійним складом. Зазвичай при цьому застосовується мастика, призначена покриття днищ автомобілів.

Відомий всім автомобілістам "антикор" - те, що потрібно

• Після просихання складів на підготовлених елементах, їх збираються одиночні чи загальні модулі.
• Потім у них укладаються шланги, для чого закріплюються утримувачі.

• Для вільного проходження труб через борти модулів для них просвердлюються отвори - у верхній частині і нижній. Відповідно, в нижній отвір виводиться труба входу холодної води, а у верхнє – виходу підігрітої.
• Якщо монтується кілька модулів по вертикалі, або один загальний, в який укладається кілька «равликів» труби також один над іншим, то нижній кінець кожної зі спіралей з'єднується з верхнім виходом нижче – і за таким послідовним принципом комутується весь «стовпець». Найнижчий кінець з'єднується із загальним металевим колектором, через який надходитиме холодна вода. Таким же чином монтуються і всі сусідні вертикальні ряди – із загальним підключенням до колектора, що подає.

• Відповідно, верхні кінці шлангів верхнього горизонтального ряду модулів з'єднуються з металевою трубою-колектором, по якій здійснюється відведення гарячої води на споживання.
• Спіралеподібний контур колектора може монтуватися і на металевий лист, встановлений не на даху, а біля будинку, з південного боку, або біля басейну, якщо він вимагає підігріву. У цьому випадку металева основа сприятиме швидшому нагріванню води та збереженню тепла в трубах, оскільки має хорошу теплопровідність та теплоємність.

• Ще одним варіантом теплового сонячного колектора може бути укладання контуру на площині даху в спеціальних коробах довгими паралельними рядами по всій довжині покрівлі.

Відео: простий сонячний колектор з лінійним розташуванням труб

Посилює ефект за допомогою пластикових пляшок

На малюнку показано сонячний колектор із шлангів (труб), ефективність дії якого значно збільшена за рахунок використання звичайних пластикових пляшок. У чому тут фішка? А їх одразу кілька:

Дія пластикової пляшки як кожух схематично

• Пляшки відіграють роль прозорого кожуха, і не дають повітряним потокам відбирати тепло під час абсолютно непотрібноговзаємного теплообміну. Понад те, повітряні камери самі стають своєрідними акумуляторами тепла. На обличчя - парниковий ефект, що активно використовується в агротехніці.
• Округла поверхня пляшки відіграє роль лінзи, що посилює ефект сонячних променів.
• Якщо нижню поверхню пляшки простелити фольгованим матеріалом, що відображає, то можна домогтися ефекту фокусування променів в зоні проходження труби. Нагрів від цього лише виграє.
• Ще один важливий чинник. Пластикова прозора поверхня певною мірою знизить руйнівне негативний впливультрафіолетового проміння, яке ні гума, ні пластик «не люблять». Такий контур має прослужити довше.

Зовсім нескладна схема колектора, що підходить для дачних умов

1 – Гумовий шлаг, металеві або пластикові труби чорного кольору – як теплообмінник.

2 – Пластикові бутилки, які стануть кожухом навколо труб контуру.

3 — У пляшки, в їх половину, яка прилягатиме до основи, може бути вкладена фольга або твір відбиває матеріал. Відбиваюча частина повинна дивитися у бік сонця.

4 – Підставку сосем нескладно змонтувати з бруска або металевої труби.

5 - Накопичувальний бак для нагрітої води, який повинен бути пов'язаний з точкою забору - кран, душ і т.д.

6 — Місткість для холодної води, яку можна зв'язати із системою водопостачання.

Монтаж сонячного колектора

Складання варіанта, показаного на верхній схемі, проводиться наступним чином:

• Для початку із металевої труби або бруска монтується підставка. Якщо вона виготовляється з дерева, воно повинно бути покрите антисептичним складом, якщо ж з металу, його необхідно обробити антикорозійним засобом. Потрібно прорахувати довжину так, щоб між двома стійками встановлювалася рівна кількість пляшок.
• На стійки, на відстаніширини пляшок, закріплюються горизонтальні планки, на яких можна буде зробити додаткове закріплення для змійовика. Крім цього, вони нададуть додаткову каркасу жорсткість

  Пляшки повинні вставлятися одна в одну приблизно так

  • Береться шланг (труба) необхідної довжини, якої буде достатньо для укладання контуру-змійовикана вже готовому каркасі-підставці.

  Відступивши від краю шланга 100 ÷ 150 мм, роблять позначку місця його закріплення. Потім через цей край на трубу надягається необхідна кількість підготовлених пляшок, якого буде достатньо, щоб повністю закрити ділянку протилежної стійки. Пляшки встановлюються щільно одна до одної, таким чином, щоб шийка другий входило в отвір, вирізане в дні попередньої.

  Кліпси можуть застосовуватися для кріплення труб до рами

  • Якщо є необхідність положення пляшок коригується, так, щоб їх половина фольгована виявилася знизу, у каркаса колектора.
  • Потім трубі надається плавний поворот, і вона знову замикається на кліпсу.
  • Наступним етапом на трубу знову надягають пляшки, і вона закріплюється вже на лівій стійці. Такої послідовник дотримуються й надалі, доки вся рама не буде заповнена змійовиком колектора.
  • Тепер залишилося тільки «запакувати» фітинги, через які буде здійснено врізання колектора, що вийшов, до подачі холодної води і до накопичувальної. ємності у виготовленні, але може стати хорошим «помічником» у приватному будинку, взявши він функції підігріву води.

    До речі, сонячну енергію можна використовувати не тільки для підігріву води, а й для подачі в приміщення нагрітого повітря. Наприклад, як виготовити самостійно, можна дізнатися, якщо перейти за посиланням на спеціальну публікацію нашого порталу.

    Відео - збирання сонячної електростанції своїми руками