Гелиоколлектор: что это такое, как сделать своими руками?

Виды, возможности применения и изготовление гелиоколлектора своими руками

Гелиоколлектор представляет собой ключевой элемент системы, преобразующей солнечную энергию в тепло. В основу функционала узла заложена возможность поглощения энергии инфракрасного и видимого диапазона солнечных лучей и передачи теплоносителю. Последний позволяет направить полученную энергию на бытовые нужды.

Конструктивные особенности и принцип работы

Гелиосистемы воплощаются как набор оборудования, предназначенного для добычи тепловой энергии из солнечной. Рабочими компонентами являются:

  • солнечные коллекторы;
  • насос;
  • аккумулирующий бак;
  • управляющий контроллер.

Теплообменник заключен в бак-аккумулятор, заполненный водой, здесь происходит передача тепла от нагретой рабочей жидкости. Во время монтажа аккумулятора следует предусмотреть возможность дополнительного нагрева, например, посредством газового котла. Эта мера позволит восполнить недостаток мощности коллектора при пасмурной погоде.

Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя (рабочей жидкости) между баком и гелиоколлектором. Управляющий контроллер координирует деятельность основных узлов и защищает схему от перегрева.

Входящая в конструкцию медная панель укреплена высокоселективным материалом. Для изготовления корпуса чаще всего используется алюминий. Ударопрочное стекло, предусмотренное в современных моделях, содержит в составе минимум металла.

Виды гелиоколлекторов, их плюсы и минусы

Основными конструктивными типами оборудования являются плоские, воздушные и вакуумные.

Плоские

Данный вид солнечных коллекторов получил самое широкое распространение, он представлен тонкими прямоугольными панелями. Изделия имеют основу в виде несущего каркаса, на который со стороны нижней стенки и боковин нашита теплоизоляция, также присутствует абсорбер, поглощающий солнечную энергию, он объединен с теплопроводом. Последний собирается из медных трубок (выбор материала обусловлен высокой теплопроводностью данного металла). Снаружи абсорбер защищен с помощью закаленного стекла. Конструкция предусматривает патрубки, обеспечивающие ввод и вывод теплоносителя.

Плоский гелиоколлектор

Инфракрасные и видимые солнечные лучи активно нагревают абсорбер. Образуемая в процессе энергия направляется в теплоноситель, последний впоследствии отходит к рабочим элементам системы. Чаще всего в качестве проводника используется вода. В тех регионах, где температура опускается ниже нуля, помимо воды применяются и другие жидкости, устойчивые к замерзанию в суровых климатических условиях.

  • универсальность использования;
  • эффективность эксплуатации;
  • возможность применения круглогодично;
  • высокая надежность;
  • неприхотливость к условиям установки и обслуживанию;
  • длительный рабочий ресурс.

Среди недостатков приводят низкий КПД и непригодность к локальному ремонту: при повреждении придется заменить панель новой.

Вакуумные

Также относятся к числу популярных вариаций, представлены в виде плоских и трубчатых изделий. Главным рабочим элементом здесь служит тепловая труба, образуемая двумя цилиндрами с разными диаметрами. Они помещены один в другой так, чтобы образовался вакуумный зазор.

Вакуумный гелиоколлектор имеет корпус с несколькими тепловыми трубами, они объединены в верхнем сегменте с теплопроводом. Солнечные лучи нагревают наружные абсорбирующие трубки, что приводит к повышению температуры специальной жидкости, заключенной в узкие медные трубки. После достижения определенной отметки жидкость испаряется, газообразные массы при этом движутся вверх, энергия в итоге передается теплоносителю. Далее пар конденсируется и по мере охлаждения жидкость перемещается вниз. Процедура циклична.

Преимущества вакуумных устройств:

  • круглогодичная работоспособность;
  • универсальность;
  • высокий КПД.

  • небольшой эксплуатационный ресурс – требуется время от времени заменять трубки;
  • массивность агрегата;
  • уязвимость перед механическими воздействиями – герметичность трубок может быть нарушена в результате попадания под град, к примеру.

Вакуумный гелиоколлектор

Подобная система не предназначена для эксплуатации в регионах, климат в которых предполагает минусовые температуры, так как на приемной поверхности возникает иней, накапливается снег.

Воздушные

Считаются недостаточно эффективными, так как они не способны самостоятельно удовлетворять нужды коттеджей. Принцип их действия основывается на перемещении наружного воздуха через щели в коллекторе, предусмотренные снаружи абсорбера, в результате потоки нагреваются, далее воздух через отверстия во внутреннем слое корпуса проникает в помещение. Нагревание абсорбера происходит благодаря окружающей температуре.

  • отсутствие необходимости в профилактических работах;
  • примитивная конструкция;
  • длительный эксплуатационный ресурс.

Большие габариты являются существенным недостатком, также нужно принимать во внимание низкий КПД решения. Чтобы увеличить производительность, рекомендуется внедрить в схему подачи воздуха вентилятор. Но и в этом случае невозможно добиться 100% удовлетворения потребности дома в тепловой энергии.

Критерии выбора

Инженерный расчет базируется на следующих факторах:

  • площадь и толщина стен дома, их географическая ориентированность;
  • роза ветров;
  • жилая и общая площадь строения;
  • размещение жилых зон;
  • климатические условия;
  • тип внедренной сантехники;
  • количество потребителей горячей воды.

Оптимальное решение – если солнечный нагреватель для воды будет способен обеспечить хотя бы 75% запросов жилого строения. Обычно для семьи из 3-4 человек приобретают плоский гелиоколлектор с рабочей площадью 5-6 кв. м или вакуумный в пределах 2,5-3,5 кв. м. Данный показатель увеличивается, если в доме есть бассейн.

Современные модели рассчитаны на создание не более 50% энергии для обогрева в холодные месяцы и до 80% потребностей в дежурном отоплении (поддержание минимальной температуры в период отсутствия владельцев). Чтобы микроклимат в доме всегда был комфортным, придется на 100-150% увеличить площадь солнечной системы, но даже при этом коллектор нагреет воду не сильнее 35-40°С. Поэтому его обычно используют в тандеме с низкотемпературным отоплением в виде теплых полов или специальных радиаторов.

Также следует учитывать фактор целесообразности: солнечный коллектор оправдает себя лишь в том случае, если коттедж находится в значительном отдалении от магистральных линий электро- и газоснабжения. Покупка и монтаж гелиоколлектора повлекут значительные финансовые траты, превышающие стоимость подключения к близлежащим сетям.

Особенности эксплуатации устройств

Существующие типы гелиоколлекторов способствуют использованию солнечной энергии круглогодично. Но производительности агрегатов будет достаточно для отопления дома только в периоды межсезонья. Зимой придется дополнительно воспользоваться традиционными источниками тепла (печами и котлами на жидком, твердом топливе, электричестве). Тем не менее, гелиоколлекторы помогут уменьшить расходы на энергоносители.

Устройства объединяются в группы в зависимости от потребностей.

В качестве теплоносителя специалисты рекомендуют использовать нетоксичные антифризы, позволяющие эксплуатировать оборудование в холодные месяцы, увеличить рабочий ресурс схемы.

Как собрать гелиоколлектор своими руками

Для самостоятельного изготовления солнечного коллектора могут пригодиться такие материалы, как оконные рамы, зеркала или медные трубы. Вне зависимости от технологии самоделки первым этапом всегда является определение оптимальных габаритов оборудования.

Расчет площади гелиоколлектора

Все вычисления можно свести к следующему алгоритму:

  1. Зафиксировать на бумаге количество потенциальных потребителей тепла и горячего водоснабжения.
  2. Рассчитать примерный объем горячей воды, который будет использован каждым жильцом.
  3. Полученные цифры будут равнозначны объему накопительного бака, который будет внедрен в систему.

Дальнейшие действия зависят от того, в северном или южном регионе расположено строение – в соответствии с этим выбирают угол наклона панелей. Также при расчете учитывают, что солнечная активность не является постоянной величиной: в пасмурные и облачные дни продуктивность гелиоколлектора будет ниже.

Вариация из плоских зеркал

Здесь нецелесообразно применение обычных стеклянных зеркал ввиду их тяжеловесности и хрупкости. Подойдут алюминиевые листы, прошедшие полировку, или тонкая, аналогично обработанная нержавейка. Каркас собирают из алюминиевого уголка (он легкий и достаточно прочный), также необходимо предусмотреть систему слежения за солнечной активностью на двигателе. Из уголка собирают решетку, с помощью болтов прикручивают зеркала. На штангах фиксируют теплообменник.

Коллектор с теплообменником из меди

В этом случае используются медные трубки, флюс, газовая горелка, свинцово-оловянный припой. Решение оптимально в том случае, когда крыша покрыта темной битумной черепицей или черным рубероидом – они служат абсорбером. Изготавливается рама, на которой фиксируется стекло, такой каркас создает свободное воздушное пространство между крышей и теплообменником.

На трубы наносится разметка, по которой нарезают куски, формируют отверстия. При соединении медных элементов их оснащают фитингами и заглушками. Теплообменник проверяют на отсутствие протечек и подключают к водопроводу. Конструкцию красят в черный и покрывают прозрачным защитным шифером.

Гелиоколлектор своими руками

Изделие из оконной рамы

Деревянная рама послужит корпусом для гелиоколлектора, в одной части вместо стекла его забивают фанерой. Конструкцию открывают книжкой и покрывают теплоизолятором слоем не менее 3 см, по периметру устанавливают утеплительную резинку. Изолятор накрывают оцинковкой, выкрашенной в черный, которая послужит абсорбером.

Сверху устанавливают с помощью хомутов змеевидный теплообменник. Далее изделие накрывают второй частью, в которой осталось стекло, и затягивают винтами. Чтобы увеличить КПД, изделие монтируют на крышу перпендикулярно падению солнечных лучей, со сменой времен года угол наклона регулярно меняют. Весной и осенью солнце не поднимается высоко, поэтому можно разместить раму вертикально.

Варианты подключения системы

Схемы монтажа бывают летними и зимними. Первая категория подразумевает использование коллектора для обеспечения горячего водоснабжения на основе естественной циркуляции. Это самая простая возможность подключения самодельного оборудования, оптимальная для летнего душа, но ее можно использовать и дома, если установить бак внутри. При естественной циркуляции горячая жидкость движется вверх, поэтому коллектор должен находиться ниже бака, расстояние между ними не должно превышать 1 м. Рабочие элементы объединяются с помощью труб с диаметром от ¾ дюйма.

Зимняя схема может быть использована для горячего водоснабжения, отопления или комбинированного решения. Теплообменники заполняют антифризом, в систему внедряют бак косвенного нагрева с медным змеевиком и утеплением. При обустройстве горячего водоснабжения применяют расширительный бак.

Гелиоколлектор – как выбрать или сделать самому?

Гелиоколлектор или солнечный коллектор – это основной элемент гелиосистемы, предназначенной для преобразования энергии солнечных лучей в тепло.

Принцип работы гелиоколлектора

В основу работы коллектора заложен принцип поглощения энергии солнечных лучей в видимом и инфракрасном диапазонах и передачи ее теплоносителю. В теплоносителе, в свою очередь, полученный объем энергии передается для дальнейшего преобразования.

Виды и типы гелиоколлекторов

Солнечные коллекторы бывают следующих видов.

Плоские

Наиболее распространенный тип элемента гелиосистемы. Это панель, как правило прямоугольной формы,
основой которой служит несущий каркас с теплоизоляцией (боковые стороны и нижняя стенка) и абсорбер (устройство для поглощения солнечной энергии), соединенный с теплопроводом. Теплопровод выполняется из медных трубок, обусловлено это теплопроводностью металла. С наружной стороны абсорбер покрывается закаленным стеклом. Устройство оборудовано патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Лучевые потоки солнца (видимые и инфракрасные) попадают на абсорбер и нагревают его. Тепло, полученное абсорбером переходит в теплоноситель, который подаётся далее на элементы системы. Вода в данной системе является теплоносителем. В регионах, где температуры не бывают отрицательными, кроме воды используют и другие жидкости, которые способны не замерзать в сложных климатических условиях.

Достоинства:

  • Универсальность применения;
  • Высокая степень надежности;
  • Эффективность в работе;
  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Возможность эксплуатации круглый год;
  • Длительный срок эксплуатации.

Недостатки:

  • Низкий КПД использования;
  • В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Также распространенный тип солнечных коллекторов. Данный тип коллекторов различается по конструкции: бывают вакуумные коллекторы трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

Главной составляющей вакуумных коллекторов является тепловая труба, которая состоит из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними.

Конструкция коллектора состоит из корпуса, в который помещено несколько вышеописанных трубок, которые соединены в верхней своей части с теплопроводом. Под воздействием солнечных лучей, попадающих на наружные трубки, являющиеся абсорбером, нагревается специальная жидкость, которая помещена в медные трубки меньшего диаметра. Нагреваясь до определённых параметров, жидкость начинает испаряться, парообразные массы при этом поднимаются вверх, где передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию, пар конденсируется и охлаждённая жидкость стекает вниз. Данный процесс циклически повторяется.

Достоинства:

  1. Высокая эффективность работы в течение всего календарного года;
  2. Высокий КПД;
  3. Универсальность применения.

Недостатки:

  1. Малый срок эксплуатации, требуется профилактическая замена трубок;
  2. Низкая надежность (подверженность разрушения под воздействием града, нарушение герметичности трубок);
  3. Большие габариты и вес агрегата;
  4. Невозможность эксплуатации в регионах с температурой окружающего воздуха ниже 0 градусов (образование инея, налипание снега на приемную поверхность).

Воздушные

Менее эффективные агрегаты, которые не могут в полном объеме осуществлять обогрев помещений. Принцип действия основан на том, что наружный воздух, проходя через отверстия (щели) в конструкции коллектора на поверхности абсорбера нагревается, и через отверстия (щели), с внутренней стороны корпуса попадает внутрь помещений. Нагрев абсорбера осуществляется за счет температуры окружающего воздуха.

Достоинства:

  • Простота конструкции;
  • Не требует профилактических работ;
  • Долговечность.

Недостатки:

  • Низкий КПД;
  • Большие габариты агрегатов.

Установка вентилятора в систему подачи воздуха увеличивает оборот воздуха, что позволяет несколько увеличить КПД, но все равно устройства данного типа не могут обеспечить потребителя тепловой энергией в требуемом объеме.

Читайте также:  Электрический полотенцесушитель. Установка своими руками

Пригоден ли гелиоколлектор для отопления дома?

Существующие типы и конструкции гелиоколлекторов позволяют использовать гелио-системы круглый год. Однако мощность данных установок такова, что позволяет осуществлять отопление дома лишь в межсезонье, а в зимний период только дополнять традиционные способы получения тепла, как то: газ, уголь, печное топливо. Монтаж и использование гелиоколлекторов снижает расходы на потребление основных энергоносителей.

С уверенностью можно сказать, что солнечные коллекторы могут решить задачу и наличия горячей воды дома в полном объеме.

Как сделать гелиоколлектор своими руками

Имея начальные знания о схеме устройства гелиосистемы и элементарные навыки обращения с ручным инструментом, можно сделать простой вариант гелиоколлектора, который не будет обладать показателями работы промышленно изготовленных агрегатов, но для нагрева воды вполне может быть использован.

Для наиболее простого и дешевого варианта потребуются (в соответствии со схемой):

  • 1 – змеевик, можно использовать из старого холодильника;
  • 2 – подложка змеевика (может быть из резины или другого материала);
  • 3 – фольга;
  • 4 – несущая конструкция (может быть разнообразной по форме и материалам);
  • 5 – накопитель нагретой воды;
  • 6 – емкость для холодной воды.

Каркаса, несущая конструкция, должна соответствовать размеру змеевика, и изготавливается из материалов, имеющихся в наличии. На дно основания каркаса укладывается подложка из резины, на нее настилается фольга, укладывается и закрепляется змеевик. На боковых стенках каркаса необходимо предусмотреть отверстия для подачи и выпуска воды, а также вырезать и установить на каркас защитное стекло, если такое есть в наличии. Если его нет, устройство работать будет, но снизится КПД установки.

Емкость с холодной водой, солнечный коллектор и накопитель нагретой воды соединяются трубами, с таким расчетом, чтобы холодный резервуар располагался выше коллектора. Рекомендуется установить коллектор с южной стороны здания (помещения) и расположить его под наклоном к солнечным лучам, чтобы была возможность максимально поглощать солнечную энергию.

Холодная вода, за счет атмосферного давления, будет поступать в гелиоколлектор, нагреваться и под естественным давлением поступать в емкость накопитель нагретой воды.

Средние цены на гелиоколлекторы

Гелиосистема в целом и гелиоколлектор в отдельности – это дорогое приобретение, при выборе которого необходимо определить целесообразность применения именно этого вида альтернативной энергии в конкретном случае. Рассчитать окупаемость установки. В среднем, окупаемость гелиосистем составляет 5-7 лет.

На отечественном рынке альтернативных источников энергии гелиогнераторы представлены отечественными и зарубежными производителями. В России производством данного оборудования занимаются: ООО «СоларИннТех» и ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград), ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», ООО «Солнечный ветер». За рубежом солнечные коллекторы разрабатывают и выпускают: «Suntech» и «Yingli Green Energy» Китай, «Hanwha Solar One» Корея, «Canadian Solar» Канада, «Solarworld» Германия.

Рассмотрим некоторые отечественные и зарубежные образцы.

Отечественные разработчики и изготовители

Вакуумный солнечный коллектор Alista, выпускает компания «Алиста» г. Симферополь. Стоимость 37000 рублей.

Основные характеристики:

  • бак-аккумулятор на 240 литров;
  • трубки вакуумные Simple;
  • металлоконструкция под углом 40°;
  • поплавковый клапан;
  • контроллер М8.

Солнечный коллектор. Стоимость 22 000 рублей.

  • коллектор плоской конструкции;
  • возможность эксплуатации круглый год;
  • монтаж производится наклонно.

Зарубежные производители

Солнечный коллектор НР 12 Heat Pipe. Производитель «Solar», Германия. Стоимость 43 400 рублей.

  1. коллектор с вакуумным принципом работы;
  2. принцип его работы происходит без давления;
  3. возможность эксплуатации круглый год;
  4. количество трубок в устройстве равно 12;
  5. Толщина использованного стекла – 1.6;
  6. монтаж производят наклонно;
  7. КПД достигает 99.0%.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-20. Выпускает компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 48 618 рублей.

  • Принцип вакуумной работы;
  • Относительно малый вес – 83.0 кг;
  • Изоляционным материалом является вата минеральная;
  • Медный материал в теплообменнике.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-30. Производитель компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 74145 рублей.

  1. работа вакуумным принципом;
  2. вес равен 121.0 кг;
  3. в качестве изоляционного материала использована вата минеральная;
  4. медные материалы в изготовлении устройства теплообменника.

Солнечный коллектор. Страна изготовитель – Швеция. Стоимость от 40000 рублей.

  • плоская конструкция коллектора;
  • возможность использования круглый год;
  • монтаж производят наклонно.

Гелиосистема Атмосфера-Просто 150 литров. Страна изготовитель – Китай. Стоимость 93184 рубля.

Технические параметры и комплектация:

  1. Область применения – горячее водоснабжение;
  2. Производитель – компания «Атмосфера®»;
  3. 150-литровый объем емкости;
  4. Круглогодичное использование;
  5. Солнечный коллектор “Сокол-Эффект М”;
  6. Ёмкость накопительная;
  7. Насосная группа;
  8. Контроллер;
  9. Теплоноситель пропиленгликоль.

Особенности использования гелиоколлекторов

Гелиоколлекторы используют в замкнутых и незамкнутых гелиосистемах для горячего водоснабжения и отопления помещений.

Хотя стоимость установок достаточно высока, но тем не менее благодаря высокому КПД установок, низкой себестоимости получаемой энергии и экологической безопасности, гелиосистемы и соответственно гелиоколлекторы прочно вошли в нашу жизнь.

Наиболее широкое распространение подобные системы получили в южных регионах страны, где они применяются на крупных предприятиях и в индивидуальных хозяйствах. При помощи гелиосистем обеспечиваются горячим водоснабжением производства и жилые дома, они включаются в производственные цепочки при сушке овощей и фруктов, применяются для обогрева промышленных зданий и частных домовладений.

Еще одним из направлений использования стало применение гелиоколлекторов для подогрева воды в бассейнах.

Как видно из приведенной выше информации, выбрать или изготовить гелиоколлектор может каждый по своему желанию, была бы поставлена цель, а ее достижение вполне реально в существующем мире.

Солнечные гелиоколлекторы для нагрева воды и отопления

Солнечные гелиоколлекторы – это устройства, позволяющие с помощью солнечной энергии нагревать теплоноситель, тем самым отапливая помещение и/или нагревая воду для бытовых нужд. Использовать их можно в качестве основного источника тепла или дополнительного в комплекте с другим обогревателем. Они могут работать как в ясную, так и в пасмурную погоду.

Устройство солнечных гелиосистем

Гелиосистема – это полный комплект оборудования для преобразования из солнечного света тепловой энергии.

В неё входят следующие элементы:

  • солнечные коллекторы;
  • бак-аккумулятор;
  • насос;
  • контроллер управления.

Схема и принцип работы гелиоколлектора

Бак-аккумулятор содержит внутри себя теплообменник. Через него происходит передача тепла от теплоносителя воде, которая находится в бачке. Также во время монтажа бака-аккумулятора учитывается возможность дополнительно нагревания воды до нужной температуры, например с помощью газового котла. Это необходимо на тот случай, если погода пасмурная и холодная и не хватает мощности коллектора.

Насос используется для создания циркуляции теплоносителя от гелиоколлектора до бака и обратно. Контролер управления необходим для контроля над работой всех частей системы, в том числе для защиты от перегревания.

В конструкцию солнечного коллектора входит медная панель, которая покрыта высокоселективным материалом. Корпус чаще всего выполнен из алюминия. Стекло используется только ударопрочное и с малым содержанием металла.

Как работают

Панель солнечного коллектора преобразует инфракрасное излучение в тепловую энергию. Полученное тепло, передаётся теплоносителю, который по трубам протекает в бак-аккумулятор. Там он передаёт тепло воде, тем самым нагревая её. Остывший теплоноситель обратно возвращается в солнечный коллектор, и всё повторяется снова.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.

Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.

Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

  • удобный монтаж;
  • простое обслуживание;
  • низкие теплопотери;
  • длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.

Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Нюансы по использованию коллекторов для отопления или для нагрева воды

Количество устройств определяется в зависимости от потребностей. Солнечные гелиоколлектора можно объединять в группы. Объём и температура нагретой воды при этом зависят сразу от многих факторов, в том числе от температуры и погоды на улице, количества используемой воды и так далее. Поэтому температура нагрева воды будет разной каждый день.

Перед тем как купить коллектор, следует точно определить цель использования и где он будет расположен. Чтобы правильно подобрать модель и количество.

Как сделать своими руками

Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.

Схема сборки

  1. Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
  2. На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
  3. Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
  4. В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
  5. После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
  6. Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
  7. Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
  8. После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.

Цена и окупаемость

С финансовой точки зрения солнечные гелиоколлектора необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система.Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные гелиоколлектора не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

С помощью простого гелиоколлектора можно подогреть не только воду для нужд жильцов, но и воздух в небольшом помещении

Многие из нас главным неудобством жизни на даче считают отсутствие централизованной подачи горячей воды: ни помыться с комфортом, ни посуду помыть… Выход, конечно, есть — приобрести оборудование для нагрева воды. Но большинство таких устройств требуют либо электроэнергии, либо газа, либо другого топлива, и их эксплуатация обходится недешево. Для домика «летнего проживания», где мы бываем исключительно в выходные несколько месяцев в году — трата сомнительная.

Однако на каждой даче есть бесплатный источник энергии — это солнце. А коллектор для его использования можно сделать своими руками.

Что такое гелиоколлектор
Гелиоколлектор — это прибор для преобразования солнечной энергии в тепловую. Многие путают солнечную батарею и гелиоколлектор. Однако отличаются они принципиально: первая преобразовывает солнечную электроэнергию в электрическую, а второй — в тепловую. Часто оба устройства используют вместе — как, например, в новозеландском доме на фото выше.

Гелиоколлекторы, конечно же, продаются: если покупка вписывается в ваш бюджет дачника, не нужно «городить огород» — просто купите и подключите прибор. Стоимость простейшего солнечного нагревателя начинается примерно от 30 тысяч рублей и зависит от многих факторов, разобраться в которых вы можете самостоятельно.

На фото: солнечный вакуумный коллектор SCH-14-20 для круглогодичного применения. Фото с сайта gelioservice.ru

Этот материал мы адресуем тем, кто не подумал о покупке заранее и уехал из города на дальнюю дачу в н-скую глушь. А теперь пытается решить вопрос при помощи подсобных материалов и хозяйственного магазина из ближайшего городка.

Технических параметров заводского оборудования гелиоколлектор-самоделка вряд ли достигнет, но польза от него очевидна: вода на вашей даче станет теплой почти даром.

На фото: в этом австралийском энергосберегающем доме гелиоколлектор используется для нагрева воды

Солнечный нагреватель для воды
Солнечная энергия нагревает пластину-абсорбер, которая передает тепло воде, протекающей по трубкам. С помощью гелиоколлектора можно нагреть воду до 50 градусов и выше, что достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

Из чего состоит:

Плата абсорбера. Чем больше площадь абсорбера, тем больше тепла можно получить. Обычно в самодельных приборах площадь абсорбера составляет 2 – 3 кв.м. Плату лучше делать из материала с большой теплопроводностью — меди, можно алюминия или стали.

Для эффективного теплосъема важен контакт трубок с платой. Лучше всего использовать пайку, но можно и просто хорошо прижать элементы с помощью крепежа.

Трубки. Лучше — из теплопроводных материалов (медь, латунь, алюминий), но можно использовать и полимерные, правда, результат будет хуже.

Иллюстрация с сайта isolar.ru

Теплоизоляция дна и стенок коллектора снижает тепловые потери в атмосферу. Ее задача — передать максимальное количество тепла воде в трубках. В качестве теплоизоляции обычно используют традиционные стеновые утеплители толщиной 20-50 мм.

Стекло. Можно нагреть плату с трубками, но прохладный ветер осенью или весной сдует большую часть полученного тепла (вспомним автомобильный радиатор с вентилятором). Прозрачная изоляция, то есть собственно стекло, уменьшает тепловые потери.

Кожух. Для изготовления рамы по периметру коллектора применяют самые разные материалы — антисептированные доски, пластиковые и деревянные рамы от старых окон, алюминиевые профили и т.д. Для днища используют многослойную фанеру, ОСБ, доски и другие подручные материалы.

Иллюстрация с сайта du-alex.ru

Важно: Физика процесса нагрева платы и трубок такова, что многое зависит от их поверхности. Часть солнечной энергии поглощается (это хорошо для дальнейшей передачи ее воде), но затем часть полученного тепла за счет излучения (эмиссии) теряется (это плохо для нагрева воды). Поэтому при изготовлении гелиоколлектора своими руками лучше не поскупиться на селективную черную краску или даже специальное покрытие. Конечно, эффект от обычной термостойкой черной краски тоже будет, но меньше (помните, в советские времена таким образом красили автомобильные баки на крышах летнего душа?).

Иллюстрация с сайта specsiz.wordpress.com

Как нагреть воду в баке?
Итак, с помощью абсорбера мы получаем в коллекторе тепло. Как передать его в накопительный бак, чтобы использовать воду для мытья посуды и принятия душа? Для этого используют различные системы циркуляции воды.

Контур — один или два:

  • В одноконтурной системе нагретая вода сама (она легче холодной) поднимается в бак (он должен быть выше) и она же отбирается для бытовых нужд. Простейшая автоматика в виде поплавка туалетного бачка доливает холодную воду.

Это самая простая схема с высоким КПД, но при минусовых температурах появляются проблемы с замерзанием воды.

  • В системах с двумя контурами в контуре солнечного коллектора находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками), а тепловая энергия от теплоносителя передается воде в баке-накопителе с помощью теплообменника (спиральная труба — «змеевик»).

Такие системы могут работать при минусовых температурах, но периодически, как в автомобиле, надо менять « незамерзайку » .

Иллюстрация с сайта hdinterior.ru

Циркуляцияестественная или принудительная:

  • Для движения воды (теплоносителя) от коллектора к баку может использоваться естественная циркуляция — простая и дешевая, но у нее целый ряд минусов: малая эффективность в пасмурные дни, потери тепла из-за низкой скорости движения воды, необходимость размещения бака-накопителя выше коллектора, неуправляемая работа с возможностью перегрева бака.
  • Более совершенны системы с принудительной циркуляцией теплоносителя с помощью циркуляционных насосов. При такой схеме увеличивается эффективность работы системы, бак может устанавливаться в любом удобном месте, возможны круглогодичная работа и применение элементов автоматики в управлении. Но все это — дополнительные расходы на оборудование и электропитание насоса.

Совет: Для максимального эффекта плоскость гелиоколлектора должна находиться перпендикулярно лучам солнца. В средней полосе России гелиоколлекторы обычно наклоняют на 50 – 60 градусов.

Фото с сайта techsad.com

Теплообменник можно сделать не только из металлических трубок, подойдут и пластины из сотового полипропилена с уже готовыми каналами для воды между двумя плоскостями. Для подачи воды снизу и отбора нагретой воду сверху используются полипропиленовые трубы диаметра дюйм с четвертью. Главное в такой конструкции — качественная склейка специальными клеями и герметизация всех узлов.

Фото с сайта avtonomny-dom.ru

На фото — пример гелиоколлектора из шланга. Любой дачник знает, что на солнце вода в поливочном шланге нагревается до приличной температуры. Особенно если купить шланг черного цвета или покрасить его термостойкой черной краской.

Для справки: Шланг диаметром 16 мм и длиной 150 метров вмещает около 30 литров воды.

Как сделать плоский солнечный коллектор для отопления

Использование бесплатной энергии солнца – хороший метод сэкономить топливо и электричество, расходуемое на отопление частного дома. Массовому применению гелиосистем мешает высокая цена теплоприемников и сопутствующего оборудования – накопительного бака, циркуляционного насоса, электронного блока управления и прочей арматуры. Единственный способ снизить затраты – сделать солнечный коллектор своими руками из недорогих материалов и собрать стандартную схему обвязки.

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

  1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
  2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
  3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

  1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
  2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
  3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
  4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
  5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

Когда вода в баке нагрета до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

Изготавливаем водяной коллектор

Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

  • регион проживания и уровень инсоляции;
  • температура окружающей среды, особенно в зимний период;
  • площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
  • материал и покрытие змеевика;
  • температура теплоносителя на входе;
  • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
  • скорость течения воды по трубам теплообменника.

В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

  1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
  2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
  3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
  4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

Размещение тепловой установки

Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

  1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
  2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
  3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
  4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

Солнечные установки, рассчитанные на подогрев воды в летнем душе, располагаются на крыше этого строения и присоединяются по самотечной схеме. Устройства для нагрева бассейнов размещаются рядом с чашей резервуара.

Выбор материалов

Подборку комплектующих для изготовления солнечных водонагревателей своими руками мы сделали на основании отзывов и тем, обсуждаемых на популярном форуме Forumhouse. Итак, прямоугольный короб приемника обычно делается из деревянного бруса либо готовых рам старых окон. Задняя стенка корпуса утепляется базальтовой ватой, пенопластом или экструдированным пенополистиролом.

Совет. Дно короба можно сделать из фольгированного полимерного утеплителя. Металлический слой послужит абсорбером – ставить дополнительный лист не придется.

Теплообменники домашние умельцы изготавливают из разнообразных труб:

  • полиэтиленовые черные (ПНД);
  • гофрированная нержавейка;
  • медные и алюминиевые;
  • полипропилен и металлопластик;
  • сшитый полиэтилен;
  • панельные стальные радиаторы.

Примеры самодельных теплоприемников из медных и стальных профильных труб

С точки зрения эффективности и долговечности лучше применять трубки из алюминия, меди и нержавеющей стали, обладающие наилучшей теплопроводностью. Недостаток материала – высокая цена.

Пластиковые трубы значительно дешевле металлических и проще в монтаже. Но при использовании полимеров нужно учитывать ряд нюансов:

  • любые пластмассы постепенно разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения;
  • стенки труб ППР слишком толстые, плохо проводят тепло;
  • качественный металлопластик слишком дорог для наших целей, а дешевый нередко расслаивается на изгибах и быстро разрушается на солнце;
  • сшитый полиэтилен «запоминает» первоначальный изгиб в бухте, из него удобно делать кольцевой змеевик, а выпрямить непросто;
  • трубы ПНД нужно покупать пищевой серии (с синей полосой), она лучше защищена от ультрафиолета.

Справка. Простейший вариант теплообменника для бассейна – черный садовый шланг, уложенный «улиткой». Минус материала – растрескивание резины от длительного воздействия солнца.

Тонкостенные трубы ПНД – отличный выбор по соотношению цена/качество. Черная поверхность хорошо поглощает солнечное тепло, соединительные фитинги стоят недорого. К абсорберу трубопровод крепится пластиковыми хомутами либо жестяной полосой на саморезах.

В качестве абсорбирующего листа можно применить обычную или нержавеющую сталь, окрашенную в черный цвет. Идеальный вариант – листовой алюминий либо медь.

Верх короба закрывается следующими прозрачными материалами на выбор:

  • обычное или армированное стекло;
  • прозрачная полиэтиленовая пленка;
  • тонкий сотовый поликарбонат.

Пленка — самый дешевый вариант покрытия. Одна беда: тонкий полиэтилен разрушается на морозе

Совет. Не применяйте в качестве светопрозрачного элемента готовые стеклопакеты от пластиковых окон. Зимой при большом перепаде температур между уличным воздухом и закрытой камерой коллектора двухслойный пакет не выдерживает и трескается.

Рекомендации по сборке

Процесс изготовления солнечного коллектора настолько очевиден, что расписывать пошаговые инструкции не имеет смысла. Задача – смастерить максимально герметичную камеру, установив внутри теплообменник на металлическом абсорбере. Мы просто дадим ряд советов, дабы уберечь вас от ошибок:

  1. Трубы теплообменника можно укладывать продольно либо спиралью (улиткой). Расстояние между соседними линиями (витками) делайте небольшим – от 1 до 4 см.
  2. Воздухонепроницаемость корпуса достигается промазыванием стыков силиконовым герметиком либо прокладыванием резиновых уплотнителей.
  3. Трубки крепятся к основанию любым удобным способом – пластмассовыми хомутиками, металлической полосой либо просто фиксируются по бокам саморезами.
  4. Вся внутренняя полость окрашивается термостойкой эмалью черного цвета (продается в аэрозольных баллончиках).
  5. Толщина теплоизоляционного слоя на задней стенке водонагревателя – минимум 50 мм.
  6. Сверху проще всего натянуть прозрачную пленку — это лучший вариант для опытного экземпляра. Впоследствии ее нетрудно заменить стеклом.

Еще рекомендация. Деревянные детали стоит обработать антисептиком. Раму, сваренную из стальных профилей, покройте грунтовкой и 2 слоями светлой краски.

После сборки панели теплоприемника заполните змеевик водой и проверьте на герметичность. Затем проведите испытания солнечного коллектора — подключите вывода к баку, установите панель на солнце и периодически измеряйте температуру воды, учитывая время нагрева. На основе реальных показателей несложно выяснить производительность водонагревателя.

Процесс изготовления самодельного коллектора с медным теплообменником смотрите на видео:

Схема подключения

Коллектор, предназначенный для подогрева воды в душе, подсоединяется к накопительному баку по самотечной схеме. Важное условие: гелиоустановка должна располагаться ниже основной емкости, чтобы горячая вода меньшей плотности поднималась по трубе и вытесняла холодную. Конструкция такой системы показана на чертеже.

При подключении к бойлеру либо теплоаккумулятору солнечный коллектор выступает как полноценный источник тепла. Производители гелиосистем предлагают использовать двухтрубную напорную схему, включающую обязательные элементы обвязки:

  • циркуляционный насос, развивающий давление 0.4 Бар;
  • расширительный бак мембранного типа;
  • автоматический воздухоотводчик;
  • клапан предохранительный, рассчитанный на срабатывание при давлении 2 Бар;
  • манометр;
  • термометр;
  • запорная арматура, вентиль подпитки;
  • контроллер с двумя датчиками температуры;
  • теплоизоляция для подводящих трубопроводов.

Важный момент. Если к буферной емкости подключается батарея из нескольких коллекторов, производительность насоса и объем расширительного бачка нужно увеличить. Минимальная вместительность мембранного резервуара – 10% от общего количества теплоносителя в контуре.

Схема функционирует так:

  1. Теплоприемник присоединяется к нижнему змеевику буферной емкости, где вода холоднее.
  2. Контроллер посредством датчиков сравнивает температуру воды (антифриза) в подающей трубе и теплоаккумуляторе.
  3. Электронный блок останавливает насос, когда температура воды в резервуаре равна либо превышает температуру теплоносителя на подаче.
  4. Попадающий в контур воздух сбрасывается через автоматический клапан, установленный в верхней точке системы.
  5. В случае перегрева теплоносителя из-за остановки насоса (ведь солнце выключить невозможно) сработает предохранительный клапан и стравит лишнее давление.

Самый дорогой элемент схемы – электронный блок управления. Как можно обойтись без контроллера:

  • купить на Aliexpress более дешевый термостат, срабатывающий по разнице температур;
  • установить таймер день–ночь и механический термостат, отключающий насос при максимальном нагреве буферной емкости.

Как работает дешевый китайский блок управления (цена — 15 у. е.), смотрите в видеообзоре:

Отопление воздушной гелиосистемой

Установка подогрева воздуха делается аналогичным образом, только теплообменник выполняется из труб большего диаметра, а нагнетание обеспечивает вентилятор. Приемник излучения умельцы изготавливают из таких материалов:

  • алюминиевая гофра для вентиляции;
  • пластиковые бутылки, вставленные одна в другую;
  • пивные банки с вырезанным дном.

В коробе выполняется 2 отверстия под воздушные трубы, внутри прокладывается мелкая сетка, исключающая попадание насекомых. Вентилятор – кулер от компьютера – устанавливается на одном из отверстий, теплообменная часть окрашивается в черный цвет. Подводящие трубы утепляются и прокладываются в обогреваемое помещение. Алгоритм сборки воздушного коллектора показан в видеосюжете:

Заключение

Привлекательность солнечных коллекторов обусловлена ростом цен на энергоносители. Хотя зимой производительность водонагревателей снижается, солнечное тепло дает заметную экономию по расходу топлива основным источником — котлом. Если вы хотите максимально обогревать свой загородный дом бесплатной энергией солнца, советуем обратить внимание на установки с зеркальными концентраторами. Эти крайне эффективные устройства широко применяются в странах Европы и Америки.

Солнечный коллектор своими руками

Гелиоприемник сделан из пустых банок из-под пива или других напитков, которые окрашены матовой черной краской, устойчивой к высоким температурам. Верхняя часть (крышка) банки специально разработана для обеспечения большей эффективности теплообмена между воздухом и поверхностью банки. (Просьба соблюдать технологию!).

Когда солнечно, независимо от наружной температуры, воздух нагревается в банках очень быстро. Вентилятор возвращает воздух обратно с подогревом воздуха, и в комнате тепло.

1. Готовим банки

Для начала мы собрали пустые банки, из которых составим панели солнечных батарей. Надо мыть банки сразу, как только они начинают распространять запахи. Внимание! Банки, как правило, сделаны из алюминия, но есть также некоторые из железа. Банки могут быть проверены с помощью магнита.

В днище каждой баночки вставляется пробойник (или гвоздь) и делаются аккуратные отверстия, хотя можно и просверлить дрелью. Затем вставляется суппорт и искажается в соответствии с рисунком.

Вместо этого, Вы можете использовать специальные инструменты или большие крестовые отвертки. Верхняя часть банки режется ножницами и изгибается так, чтобы получился «плавник». Его миссия заключается в содействии турбулентному потоку воздуха, чтобы собрать как можно больше тепла от нагретой стенки банки. (Просьба соблюдать технологию!) Всё это необходимо сделать до склеивания банок.

2. Удаляем жир и грязь с поверхности банки

Любое синтетическое средство обезжиривания будет служить достаточно хорошо для этой цели. Обезжиривание выполнять только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

3. Садим банки на клей

Лента клея или силикона на банке устойчива к высоким температурам, по крайней мере, до 200 °C. Есть также продукты для склеивания, которые могут выдержать до 280 ° C или 300 ° C. Донышко банки и верх идеально подходят друг к другу, аккуратно нанесите клей. Подробно разрез склеенных банок можно увидеть на рисунке.

Чтобы не промахнуться с вертикалью-горизонталью, лучше заранее сделать шаблон из двух досок, сбитых гвоздями под углом 90 градусов. Шаблон на рисунке, будет оказывать поддержку во время сушки банок в целях получения прямой трубы — солнечного тоннеля.

4. Делаем каркас

Коробки впускной и выпускной части сделаны из дерева или алюминия, толщиной 1 мм; зазоры в краях закрываются клейкой лентой или термостойким силиконом. Круглые отверстия по размеру банок выполнены специальной насадкой на дрель, или буром.

5. Склеиваем коробку

Клей сохнет очень медленно. Не забудьте дать ему высохнуть в течение хотя бы 24 часов. Корпус Гелиоприемника сделан из дерева. Задняя часть коробки солнечного коллектора – из фанеры. В целях дальнейшего укрепления структуры вы можете сделать внутреннюю стенку.

6. Теплоизоляция солнечного коллектора

Между разделами применяется изоляция – из стекловолокна или пенопласта. Все это закрывается крышкой из тонкой фанеры. Обратите особое внимание на изоляцию вокруг отверстия для входа и выхода воздуха в солнечном коллекторе.

7. Крепление солнечного коллектора

В конце работы Гелиоприемник окрашивается в черный цвет, и помещается в шкаф. Сверху покрывается оргстеклом, тщательно подогнанным к раме. Поликарбонат / Оргстекло должен быть (желательно) слегка выпуклый, чтобы получить большую прочность.

Эта конструкция не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать. Это может быть решено простым способом — путем установки клапана или задвижки, что позволит уменьшить потери тепла.

Дифференциальный термостат управляет работой вентилятора и включается/выключается. Этот термостат можно купить в магазинах электронных компонентов. Устройство имеет два датчика:

Один установлен в верхнее отверстие для теплого воздуха, другой — внутри нижнего канала прохладного воздуха Коллектора. Если Вы грамотно установили порог температуры, солнечный коллектор может производить в среднем около 1-2 кВт энергии для отопления. Это в основном зависит от того, каков солнечный день.

Генеральная репетиция солнечных коллекторов была сделана во дворе перед установкой системы на дому. Это был солнечный зимний день, облаков нет. В качестве вентилятора был использован небольшой кулер, извлеченных из неисправного блока питания к компьютеру. После 10 минут солнечного света от солнечных коллекторов температура воздуха достигала 70 ° C!

После завершения установки коллекторов на стене дома, когда температура окружающего воздуха от -3 ° C, от солнечного коллектора выходило 3 м3/мин (3 кубических метров в минуту) нагретого воздуха.

Температура нагретого воздуха поднялась до +72 ° C. Температура измерялась с помощью цифрового термометра. Для расчета мощности Коллектора солнечной тепловой энергии, мы взяли воздушный поток, а средняя температура воздуха — на выходе из блока. Расчетная сила, которую дал солнечный Коллектор, составляла примерно 1950 Вт (ватт), что почти в 3 л.с. (3 л.с.)!

Читайте также:  Устранение течи в системе отопления разными способами
Ссылка на основную публикацию