Обустраиваем солнечное отопление или как соорудить самодельный коллектор

Как и из чего выполнить воздушный коллектор

Главное положительное качество солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. Если появится желание можно создать рукодельное солнечное отопление воздушное приватного дома, потратив на это мало средств.

Для начала понадобится выполнить расчеты продуктивности, потом выбрать вид конструкции и подобрать материалы для производства. Корпус и абсорберы можно сделать из средств находящихся под рукой, значительно сэкономив бюджет.

Как выполнить расчёты коллектора

Вычисления делаются так:

• каждый м? от площади коллектора даст 1,5 кВт/час энергии тепла, при условиях, что будет солнечная погода;
• для настоящего обогревания помещения требуется 1 кВт энергии тепла на 10 м?.

Примерный расчет мощности покажет, что для отапливания дома для жилья на 100 м? следует установить коллекторы общей площадью 7-8 м?. Для оснащения самой большой продуктивности нужно определить сторону дома с самой большой интенсивностью излучения ультрафиолета. Опыт говорит, что хорошее место для установки — это кровельный скат или южная стенка строения.

Типы конструкции коллектора

Классификация выполняется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель в большинстве случаев имеет надувной каркас, с 2-мя снимающимися панелями. Если понадобится модуль легко убирается, разбирается и переносится в иное место. Выполнить собственными руками конструкцию надувного типа вряд ли выйдет.

Дома исполняют сборку неразборного корпуса. Это ящик из дерева с абсорбером, отопительным прибором и верхним прозрачным экраном. Во время изготовления применяют подручные средства: профилированый настил, металлические пивные банки, силикатное стекло.

Материалы для производства коллектора

Для нагнетания воздуха в обогреваемого помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подходят кулеры, снятые со старого компьютера.

Какие материалы потребуются вам, чтобы изготовить самодельный абсорбер

Обычному обывателю кажется, что самостоятельно изготовить абсорбер на солнечной энергии для отопления своего дома, проведя собственноручное изготовление каждой детали, составляющей устройство, невероятно сложная задача. Однако, для того чтобы сделать подобный абсорбер, который будет выступать как устройство для нагрева воды в системе отопления дома, не нужно приобретение или поиск каких-то экзотических материалов. Вам не придется объездить уйму магазинов в поисках нужного шланга, разыскивая вакуумные трубки. Не переживайте – это все домыслы лентяев и людей, боящихся взяться за дело. Главное, взвешенно подойти к решению проблемы, правильно все спланировать, нарисовать схему и подобрать необходимые материалы.

Коллектор из плоского радиатора

Самодельный плоский воздушный абсорбер с нанесенным селективным покрытием можно изготовить из обычных материалов и компонентов ПНД. Вакуумные трубы из поликарбоната и другие детали можно приобрести по небольшим ценам в любом хозяйственном магазине или супермаркете. Схема для сборки довольно простая, в целях обучения можно просмотреть видео во всемирной сети (таких видео там более чем достаточно). На самом деле в глобальной сети можно найти много специализированной литературы по данной проблеме. Если вы решили сделать задуманную работу на качественно высоком уровне, прочтение определенного количества литературы не станет лишним.

Основная трудность в процессе сборки состоит в том, как именно сделать змеевик (это трубка в извилистой форме, по которой циркулирует жидкость, осуществляя накопление энергии). Здесь есть несколько вариантов исходя из которых, будет составлена схема сборки

Самый простой вариант собрать абсорбер на основе готового змеевика (можно попробовать поискать что ни будь, подходящее для этих целей, важно, чтобы он был вакуумный). Как вариант, может подойти система циркуляции, расположенная на задней стенке холодильника

Второй вариант – это подобрать нужные вакуумные трубки, два-три шланга, пару пластиковых бутылок воды (из них собирается теплоноситель). Для большей уверенности еще раз просмотрите обучающее видео. Трубки для нагрева воды лучше использовать медные. Далее вам потребуется заняться пайкой непосредственно змеевика.

Змеевик из пластиковой трубы

Второй очень значимый элемент, который входит в абсорбер – это верхняя сторона из прозрачного поликарбоната. В условиях промышленного производства покрытие из поликарбоната не используется, лицевое покрытие отливают из закаленного стеклянного сплава. Однако в нашем случае рассматривается самодельный воздушный коллектор, тепловая схема и требуемая эффективность которого допускает использование поликарбоната, так как собирать устройство мы будем из подручных недорогих материалов. Стоит отметить, что существуют схемы сборки где применяют материалы начиная от пивных банок, и заканчивая применением пластиковых бутылок.

Коллектор из поликарбоната

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

• Воздушный

• Вакуумный

• Плоский

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Коллектор Станилова: «солнечное отопление» в доме

Установки для отопления дома или решения проблем горячего водоснабжения (полного или частичного), собираемые на основе чертежей изобретателя из Болгарии С. Станилова, относятся к универсальным конструкциям, работа которых основана на парниковом эффекте.

Поэтому солнечные лучи, попадая в замкнутое и герметично изолированное пространство, не имеют выхода, что и порождает термосифонный эффект, при котором нагретая жидкость в трубках начинает свое движение вверх, вытесняя при этом жидкость с более низкой температурой к месту нагрева.

Основным преимуществом работы такой установки является то, что накопленная ей энергия не теряется, а аккумулируется и сохраняется определенное время.

Представляет собой конструкцию трубчатого типа, заключенную в специальную деревянную раму. Как правило, одновременно применяется два коллектора в союзе с накопителем и аванкамерой.

Для изготовления радиатора-коллектора используются стальные трубки, которые обязательно соединяются сваркой. Поэтому применение медных или алюминиевых изделий, особенно при изготовлении конструкции своими руками, представляется проблематичным.

Для соединения коллектора с накопительной емкостью рекомендуется использовать также стальные трубы диаметром от 3/4 до 1 дюйма.

Элементы установки и особенности монтажа

Для изготовления солнечного водонагревателя своими руками также потребуются:

1. деревянная рама;
2. стекло для изготовления светопрозрачной крышки;
3. оргалит или металлический лист для дна коллектора, который впоследствии обязательно потребуется теплоизолировать;
4. усилитель для днища, в роли которого можно использовать брус с размерами не более 30?50 мм;
5. металлические трубки, из которых будет свариваться радиатор коллектора из расчета, что для изготовления одного требуется в среднем 15 единиц при длине 1,60 м;
6. теплоотражатель, для изготовления которого вполне пригоден оцинкованный лист;
7. соединительные муфты и хомуты;
8. теплоизоляционные материалы (пенопласт, минеральная вата и любые другие).

Потребуется и накопительный бак, для которого в зависимости от потребностей и мощности самого коллектора используются емкости от 150 до 400 л. В принципе, можно установить не один бак, а несколько, суммарным объемом соответствующих расчетному.

Обязательно емкости следует теплоизолировать, например, изготовив для них специальный утепленный короб, установить который можно не только на крыше здания, но и на чердаке.

Функции аванкамеры, составного элемента данной конструкции, сводятся к созданию избыточного давления, составляющего не менее 80-100 мм рт. ст. Она представляет собой емкость объемом 30-40 л, оснащенную поплавковым клапаном, обеспечивающим ее работу в автономном режиме.

При монтаже аванкамеры обязательно должно соблюдаться условие, при котором уровень жидкости в ней превышал бы уровень воды в накопителе на 0,8-1,1 м, кроме того, располагаться они должны в непосредственной близости друг от друга.

Короб, в котором будет располагаться коллектор, должен обязательно теплоизолироваться, а для уменьшения теплопотерь внешние его стороны рекомендуется окрашивать в белый цвет, стеклянная крышка обязательно должна быть герметичной.

Сами трубы и днище должны иметь селективный слой краски для увеличения светопоглощающей способности.

Как работает солнечный коллектор?

Установку коллектора предпочтительнее выполнять на южной стороне скатной крыши, на плоской кровле его следует монтировать под углом от 35° до 45°. Далее можно приступать к заполнению системы.

После этого аванкамеру нужно соединить с водопроводным вводом и открыть кран для снижения уровня воды. Как только сработает поплавковый клапан, расходный кран закрывают. Нагретая вода поступает в верхнюю часть накопителя, откуда она уже может отбираться, а ее место заполняет новая порция холодной.

Регулирует этот процесс поплавок, который и запускает процесс долива воды в систему, как только уровень в аванкамере снизится. Для того чтобы исключить возможность обратной отдачи тепла используется вентиль, который следует перекрывать ночью или в пасмурные дни.

Непосредственно к сантехническим приборам вода подключается с обязательным использованием смесителей, так как пиковые значения температур могут достигать 70 °C и даже выше.

«Летняя» схема

Данный вариант удобен для летнего душа. Если он будет располагаться на улице, то емкость, аккумулирующая горячую воду, должна монтироваться там же.

Если речь идет о разводке внутри здания, то и емкость с жидкостью нужно устанавливать в доме.

Рассматриваемая схема функционирует на основе естественной циркуляции. Коллектор нужно монтировать ниже бака, где будет скапливаться теплая вода, примерно на один метр. Это связано с различной плотностью холодной и горячей жидкости. Чтобы соединить коллектор с емкостью необходимо применять трубы с сечением от 0.75 дюйма и выше.

Чтобы эффективно сохранять воду в теплом состоянии стенки емкости нужно подвергнуть утеплению. Для этой цели необходимо использовать минеральную вату. Ее толщина должна быть минимум десять сантиметров. Если над бойлером располагается кровля, нужно дополнительно для утепления использовать полиэтилен.

Данная схема не зря называется «летней». Она способна нагревать воду исключительно в теплое время года. В холодный период жидкость необходимо сливают из системы. Иначе замерзая она может повредить используемый трубопровод.

Разнообразие установок

Прежде чем приступать к созданию своими руками гелиосистемы отопления для дачи и дома, нужно выяснить, какие батареи вообще существуют. На сегодняшний солнечный коллектор бывают следующих видов:

вакуумный. В конструкции такой батареи между оболочкой агрегата и телом нагрева присутствует вакуум. С помощью такого приспособления можно подогреть воду до 300 градусов. Минусом здесь является невозможность проводить самостоятельную чистку от снега и инея;

Вакуумный коллектор

плоский. Внешне такой коллектор имеет вид прозрачной внешней панели. Внутри солнечной батареи такого типа размещаются трубки, а задняя часть оснащена теплоизолятором. Теплопотери здесь больше, однако конструкция легко собирается своими руками. Кроме того ее можно самостоятельно очищать от намерзшего снега и льда. Нагревает воду до 200 оС. К минусам следует отнести наличие большой нагрузки на фиксаторы устройства при сильном ветре, так как батарея имеет плохообтекаемую форму;

Плоский коллектор

воздушный. В качестве носителя тепла здесь выступает воздух. Такие батареи легко можно сделать своими руками. Но основным минусом здесь является невозможность использовать устройство для нагрева воды, а также низкий КПД прибора;

Воздушный коллектор

трубчатый. Агрегат такого типа состоит из четырех трубок, заполненных базовым теплоносителем. Его циркуляция осуществляется за счет разницы температуры батареи с ее нижней зоной. Для таких приборов характерна большая плоскость поверхности;

Трубчатый коллектор

подвижная система, применяемая для обогрева дома солнечной энергией. Это специально разработанные установки, которые могут поворачиваться за движением солнца. На сегодняшний день существуют различные модели, способные на поворот различных своих частей.

Подвижные солнечные батареи

Несмотря на различное строение, принцип функционирования солнечных коллекторов будет практически идентичным.

Как сделать селективное покрытие

Коллектор с высоким КПД имеет высокое поглощение солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, а затем нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивает поглотитель солнечного коллектора, тем больше тепла остается в солнечной системе.
{banner_downtext}
Для обеспечения достаточного тепловыделения требуется селективное покрытие. Возможны несколько вариантов изготовления:

• Самодельное покрытие селективного коллектора: используйте любую черную краску, которая после высыхания оставляет матовую поверхность. Есть решения при использовании тусклой темной клеенки в качестве абсорбента коллектора. На трубках теплообменника, на поверхности банок и бутылок нанесена черная эмаль с матовым эффектом.
• Специальные впитывающие покрытия: вы можете пойти другим путем, купив для коллекционера специальную селективную краску. В состав материалов селективной окраски входят полимерные пластификаторы и добавки, обеспечивающие хорошую адгезию, термостойкость и высокую степень поглощения солнечного света.

Солнечные системы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут быть окрашены в черный цвет абсорбера обычными красками. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. На краске не экономишь.

Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

Сделать в домашних условиях солнечный коллектор, который по техническим характеристикам и показателям можно было сравнить с заводской продукцией, нереально. С другой стороны, если вам просто нужно обеспечить достаточно воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно, чтобы запустить самый простой самодельный водонагреватель.

Что касается работающих зимой жидкостных коллекторов, то не все солнечные системы электростанций могут работать при низких температурах. Системы для всех сезонов, часто это устройства с вакуумными тепловыми трубками, с более высоким КПД, способные работать при температуре до -50 ° C.

Заводские солнечные коллекторы часто оснащаются поворотным механизмом, который автоматически регулирует угол и направление панели относительно сторон света в зависимости от положения солнца.

Эффективный солнечный водонагреватель — это тот, который полностью выполняет возложенные на него задачи. Чтобы нагреть воду на 2-3 человека летом, можно обойтись обычным солнечным коллектором, сделанным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую солнечную систему.

Источники

• https://altenergiya.ru/sun/izgotovlenie-solnechnogo-kollektora.html
• http://polikarbonatus.ru/konstrukcii/solnechnyjj-kollektor-iz-polikarbonata-svoimi-rukami/
• https://polikarbonat.guru/montazh/solnechnyj-kollektor-iz-polikarbonata.html
• https://EnergoSpravka.ru/otoplenie/mednyj-kollektor-2.html
• https://infracom74.com/solnechnyy-kollektor-iz-polikarbonata-svoimi-rukami/
• https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/765-samodelnyy-solnechnyy-kollektor.html
• https://arbolit.org/poleznoe/solnechnyy-kollektor-iz-polikarbonata.html
• https://solarb.ru/kak-izgotovit-solnechnyj-kollektor-iz-sotovogo-polikarbonata
• http://propolikarbonat.ru/solnechnyj-kollektor-iz-polikarbonata
• https://lucheeotoplenie.ru/tipy-otopleniya/solnechnoe/solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami-iz-polikarbonata.html
• https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/4688-solnechnyj-kollektor-iz-polikarbonata.html

Воздушный коллектор

Воздушный коллектор является одной из самых успешных разработок. Но солнечные батареи воздушного типа встречаются очень редко. Такие устройства не пригодны для отопления дома или горячего водоснабжения. Их применяют для кондиционирования воздуха. Теплоносителем является кислород, который нагревается под воздействием солнечной энергии. Солнечные батареи данного типа идентифицируются с ребристой стальной панелью, выкрашенной в темный оттенок. Принцип действия данного устройства представляет собой натуральную или автоматическую подачу кислорода в частные дома. Кислород при помощи солнечных излучений прогревается под панелью, создавая при этом кондиционирование воздуха.

Разрешено устанавливать воздушный коллектор можно в частные дома, коммерческие помещения.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

• Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
• Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Вакуумный коллектор – реально ли изготовить самостоятельно?

Вакуумный коллектор – это достаточно сложное устройство. В нем процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию происходит в специальных трубках из стекла, из которых полностью откачивается воздух. В каждом стеклянном абсорбере, кроме того, предусмотрен тепловой канал. Его функцию выполняет патрубок, сделанный из меди. Именно в нем и находится теплоноситель. Соединение трубок осуществляется при помощи специальных элементов.

Особая конструкция вакуумных гелиосистем обуславливает их высокую эффективность. В подобных коллекторах почти нет потерь тепла. Поэтому они могут применяться для автономного отопления жилых строений в зимнее время, когда интенсивность солнечного света минимальная. Самодельные вакуумные системы встречаются крайне редко. Чтобы изготовить их в домашних условиях, нужно обладать специальными знаниями и умениями. Если мы хотим обзавестись вакуумным коллектором, остается один выход – приобретение готового комплекта оборудования. Собрать и установить заводской набор можно и своими руками. Схема работ будет такой:

1. Устанавливаем на выбранном участке крыши раму вакуумного коллектора. Крепление выполняем строго по инструкции производителя системы, используя рекомендованные крепежные элементы. Например, на бетонных кровлях фиксация рамы осуществляется анкерами, на шиферных – толстыми шурупами. Заполняем герметиком места, где конструкция прикрепляется к крыше.
2. Поднимаем на кровлю накопительную емкость. Если она имеет большую массу, используем трос. Прикрепляем резервуар к раме.
3. Подключаем все имеющиеся в комплекте дополнительные элементы (автоматизированные воздуховоды, электронагреватели – ТЭНы, датчики температуры и так далее).
4. Подводим к системе водопроводные трубы. Желательно использовать полипропиленовые изделия. Они не боятся низких температур воздуха на улице и способны выдерживать нагрев изнутри до 95 °С.
5. Заполняем теплоносителем бак-накопитель.
6. Проверяем систему на отсутствие протечек.
7. Монтируем в раму вакуумные трубки. Эта часть операции затруднений не вызывает. Все трубки оснащены специальными резиновыми прокладками и фиксаторами.

Завершающие этапы работ – подключение к гелиоконструкции блока управления, подвод электричества и подсоединение контроллера. Последний позволяет настраивать работу коллектора из дома.

Виды солнечных коллекторов

Сегодня на рынке продукции возобновляемой энергетики конкурирует множество производителей как известных во всем мире брендов, так и кустарных производств, преимущественно расположенных на территории Китая. Здесь нет ничего удивительного, ведь сделать солнечный коллектор для нагрева воды возможно собственноручно – главное, обладать знаниями о принципе работы такого устройства, произвести расчет необходимой мощности на выходе, правильно подобрать контроллеры к ним. Как сделать солнечный коллектор, можно разобраться, почерпнув информацию из огромного ее объема, имеющегося в глобальной сети. В зависимости от окружающих природных условий и нужд (зимой или летом, дом или дача). Осуществив расчет обогреваемой площади, можно применять вакуумный солнечный коллектор, который работает по принципу воздушной камеры. Если вы имеете в собственности большой загородный дом, у вас есть баня и бассейн, то в последнем вы можете разогреть воду, используя солнечный коллектор для бассейна.

Вакуумный солнечный коллектор можно использовать для разогрева воды в бассейне

Конструкция этого представителя возобновляемой энергетики довольно проста, можно сделать солнечный коллектор из пивных банок, солнечный коллектор из поликарбоната. Сделать работающий солнечный коллектор своими руками довольно реальная задача для каждого, кто поставил такую цель для себя и сделал расчет на экономию.

Как определиться в выборе между вакуумным и плоским солнечным коллектором

Конечно, сделать самодельный солнечный коллектор или солнечный коллектор из пивных банок, подобрать контроллеры и трубки к ним – довольно интересная задача. Но в этой публикации будут рассмотрены несколько другие варианты решения проблемы. Мы поможем провести расчет и определить, какой вид солнечного коллектора необходим именно в вашем случае, как правильно подобрать контроллеры и трубки. Принимая решение об установке и эксплуатации солнечного коллектора, стоит для себя выяснить основополагающие принципы действия этого устройства. Прибегнув к его помощи, обладатель сможет повысить температуру воды, обогреть здание или свой дачный дом.

Предварительно потратившись финансово, вы в итоге получите энергетическое устройство, которое будет вырабатывать через вакуумные трубки в пассивном режиме экологически чистое тепло. Вы перестанете тратиться на покупку электричества из центральной электрической сети для целей отопления. Внесете свой вклад в общее уменьшение использования ископаемого топлива. Сохраните земные ресурсы, такие как природный газ, нефть, уголь, леса. В результате установки оборудования возобновляемой энергетики, человек вносит свой вклад в поддержание экологического баланса на планете.

Плоские солнечныйе коллекторы на крыше здания

Сравним между собой вакуумные и плоские устройства для нагрева воды

Имея некоторый объем информации в этой области энергетики, вы лучше проведете расчет положительных и отрицательных показателей этих разновидностей коллекторов. Такими знаниями сегодня можно вооружиться, используя наличие большого объема литературы, обратившись за помощью поисковика в интернете. Мы предлагаем сравнить технические характеристики коллекторов.