Солнечные нагреватели воды своими руками схема материалы. Солнечный коллектор своими руками

⁰

Энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

Но самое главное, что простой солнечный коллектор (в отличии, например, от ) можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте "Включи солнце - живи комфортно" . Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued , которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Солнечные лучи проходят через стекло и нагревают коллектор, а остекление предотвращает утечку тепла. Стекло также препятствует движению воздуха в абсорбере без него коллектор быстро терял бы тепло из-за ветра, дождя, снега или низких внешних температур.

Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

В корпусе делаются сквозные отверстия для подачи холодной и отвода нагретой жидкости из коллектора.

Сам абсорбер красят жаростойким покрытием. Обычные черные краски при высоких температурах начинают шелушиться или испаряться, что приводит к потемнению стекла. Краска должна полностью высохнуть, прежде чем вы закрепите стеклянное покрытие (для предотвращения конденсации).

Под абсорбером закладывается утеплитель. Чаще всего используется минеральная вата. Главное, чтобы он выдерживал довольно высокие температуры в течение лета (иногда более 200 градусов).

Снизу раму закрывают ОСБ плитой, фанерой, досками и т.п. Основное требование к этому этапу - убедиться, что низ коллектора надежно защищен от попадания влаги внутрь.

Для закрепления стекла в раме делают пазы, или крепят планки по внутренней стороне рамы. При расчете размеров рамы следует учитывать, что при изменении погоды (температуры, влажности) в течение года ее конфигурация будет немного меняться. Поэтому на каждой стороне рамы оставляют несколько миллиметров запаса.

На паз или планку крепится резиновый оконный уплотнитель (D- или Е-образный). На него кладется стекло, на которое таким же образом наносится уплотнитель. Сверху это все закрепляется оцинкованной жестью. Таким образом, стекло надежно закреплено в раме, уплотнитель защищает абсорбер от холода и влаги, а именно стекло не повредится, когда деревянная рама будет "дышать".

Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

Чтобы организовать солнечное отопление дома понадобиться накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.

В качестве бака можно использовать:

неработающие электрические бойлеры
различные баллоны для газов
бочки для пищевого использования

Главное - помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление в зависимости от давления водопроводной системы, к которой он будет подключен. Не каждая емкость способна выдерживать давление в несколько атмосфер.

В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.

В баке размещается спиральный теплообменник. Для него используют медь, нержавеющую сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому его следует поместить в нижней части бака.

Коллектор соединяется с баком с помощью труб (например, металлопластиковых или пластиковых), проведенных от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака до потребителя должен быть максимально коротким, и трубы должны быть очень хорошо изолированными.

Расширительный бачок - это очень важный элемент системы. Он представляет собой открытый резервуар, расположенный в крайней верхней точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бачка можно использовать как металлическую, так и пластиковую емкость. С ее помощью контролируется давление в коллекторе (из-за того, что жидкость от нагрева расширяется, могут треснуть трубы). Для снижения потерь тепла бачок также необходимо изолировать. Если в системе присутствует воздух, то он также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.

Использовать солнце для собственных нужд люди научились очень давно. Сегодня это обрело более цивилизованный вид, ведь появился , с помощью которого солнечная энергия превращается в тепловую. Это устройство не очень сложное, поэтому много кто может позволить создать самодельный солнечный коллектор. Но это требует определенных знаний об этом устройстве.

Виды коллекторов

Для того чтобы сделать солнечный коллектор своими руками, нужно знать, каких они бывают видов и как они действуют.

. Этот вид устройства больше других уменьшает теплопотери. Это возможно за счет вакуума, который находится между телом нагрева и оболочкой агрегата. Система состоит из стеклянных трубок, воздух из которых выкачан. Сам нагрев приходится на черную трубку, которая располагается внутри. Благодаря такой конструкции воду можно нагревать до 300 градусов. Даже зимой КПД этого оборудования стабильно высокое. Однако он не может сам себя очищать от снега и инея.
Плоский солнечный коллектор. Его отличие от прежней модели состоит в том, что показатель теплопотерь выше. Но изготовление таких агрегатов не сложное, да и они сами могут очищаться от маленьких снежных заносов. Такое устройство выглядит как наружная прозрачная панель. Внутри нее находятся трубки. Задняя стенка оснащена теплоизолятором. Предел нагрева воды 200 градусов. Однако при сильном ветре на крепление осуществляется сильная нагрузка, да и форма такого устройства плохо обтекаема.
Воздушный солнечный коллектор. Это, своего рода, плоская установка, но теплоноситель в ней - воздух. Его не трудно изготовить своими руками. Такой агрегат обладает низким КПД, а также его нельзя использовать для того, чтобы нагревать воду.
Трубчатый коллектор. Это четыре черные трубки, которые наполнены теплоносителем. Циркуляция происходит за счет разницы температур коллектора и нижней зоны накопителя. Такая система отличается от плоской большей площадью поверхности, которая поглощает свет.
Подвижные системы. Они включают в себя установки, которые поворачиваются за движением солнца. Есть конструкции, которые полностью разворачиваются и конструкции, у которых двигаются зеркало и нагревательный элемент.

Процесс работы солнечных коллекторов таков: солнечное излучение нагревает трубку с теплоносителем, после чего тепло транспортируется в тепловой аккумулятор. Сам принцип состоит в большом проценте тепла, которое поглощается от солнечного излучения. Есть много вариантов того, как создать такое устройство своими руками. Рассмотрим некоторые из них. Если возникнут вопросы, в интернете можно найти на эту тему видео, и не одно.

Вариант 1 - простейший

Понадобится оцинкованная тара для воды, объем которой составляет 100 или 200 литров. Она располагается на крыше. 100 литров воды могут нагреться до 60 градусов, если бочку поставить на южную сторону кровли, которая покрыта блестящим металлическим листом. КПД в таком случае довольно большое, так как площадь теплообмена с воздухом минимальна.

Использовать столь незамысловатый солнечный коллектор лучше в районах, где экология поддерживается на должном уровне, вдали от сильно загазованных участков. Кроме того, зимой этот агрегат принесет мало пользы, так как из-за ветра теряется много тепла.

Вариант 2 – более сложный

Изготовление такого устройства своими руками осуществляется легко, из дешевых материалов, поэтому ржавая вода остается долго. В определенной степени это плоский солнечный коллектор, позволяющий нагревать воду простым способом.

Для его создания понадобятся:

2 плоских радиатора из стали;
стальные коробки;
стекло;
крыша дома;
металлопластиковые трубы и фитинги.

Радиаторы размещаются в стальных коробках на крыше. Их нужно накрыть стеклом. Их предназначение - уменьшить время нагрева воды. Устанавливая их, нужно помнить, что верх должен быть ниже бака-накопителя. Таким образом, нагретая вода будет естественным путем подниматься в бак. Чтобы циркуляция осуществлялась обычным способом, трубки провода воды должны быть проложены с уклоном вниз, то есть в сторону радиаторов. Пластиковую бочку объемом в 160 литров нужно поставить на чердак дома. Соединить его с радиаторами и водопроводом помогут металлопластиковые трубы и фитинги.

Самая горячая вода должна быть вверху бака. Для этого трубка с теплой водой подключена к баку немного выше его середины. Внизу радиатора лучше сделать дренажные краники для того, чтобы сливать воду в холодный период.

Вариант 3 - трудный, но эффективный

Рассмотрим, как можно своими руками создать воздушный солнечный коллектор. Для этого понадобится:

деревянная рама с фанерным днищем;
изоляционный материал, обладающий теплоизоляционными свойствами;
черная металлическая сетка;
два вентилятора;
дефлектор;
прозрачный лист поликарбоната.

В днище рамы нужно просверлить два круглых отверстия для того, чтобы осуществлялся забор воздуха. Вверху нужно сделать два отверстия прямоугольной формы для того, чтобы отводить из коллектора горячий воздух. На дно укладывается изоляционный материал. Накапливать тепло будет черная металлическая сетка. Два вентилятора встраиваются в круглые отверстия. Опорные планки дефлектора нужно вмонтировать в конструкцию, затем прикрепить к ним сам дефлектор. Он нужен для формирования воздушного потока. Напоследок ко всему устройству нужно прикрепить лист поликарбоната, после чего его можно соединить его со стеной здания.

Эффективность этого коллектора составляет около 50 процентов. Оно используется для обогрева помещения.

Вариант 4 -сложнейший

Создать своими руками замысловатый вакуумный солнечный коллектор можно, но очень не просто. Его изготовление требует больших усилий и огромной внимательности, так надо сделать трубку и впаять абсорбер. Вот некоторые советы, которые помогут облегчить ситуацию.

Нужно определить место установки.
Установка должна быть сориентирована на юг. Отклонение - около 25 градусов в две стороны.
Убрать все затеняющие факторы.
В результате установки движение теплоносителя должно осуществляться снизу вверх.
Оборудование не должно перегреваться ни до установки, ни после.
Один ряд предусматривает не больше трех коллекторов. При необходимости большего числа нужно встроить компенсатор и позаботиться о тепловом линейном расширении.

Такая установка мало кому по силам, так как требуются не только знания слесаря-сборщика, но и практические навыки . Если, несмотря ни на что, решено все делать своими силами, то стоит запастись огромным терпением. В любом случае самодельный солнечный коллектор будет радовать своего хозяина при каждом взгляде на него.

Итак, солнце можно использовать не только для того, чтобы позагорать. Прекрасная возможность направить его энергию в нужное русло – солнечный коллектор, который доставит еще большее удовольствие, если вложить в его изготовление свои силы.

Альтернативные источники тепла, хотя и являются достаточно эффективными и экономными в эксплуатации, полностью занять собой нишу не могут. Причина - высокая стоимость, которая отличается от традиционных источников отопления в разы. Так, например, солнечный коллектор стандартного типа с площадью поглощения 1,66 кв. м. обойдется в среднем в 3 000 долларов с учетом затрат на монтаж и стоимость самого оборудования, тогда как самый простой котел - в 15 000 рублей, в том числе установка и обвязка. Выход только один - изготовить солнечный коллектор своими руками, для чего могут быть использованы вполне доступные по цене материалы. Как правильно сделать и в какой последовательности - в нашей статье.

Принцип работы

В основе работы данного агрегата лежит абсорбция тепловой энергии солнца и передача ее теплоносителю практически без потерь. Прием энергии осуществляет т.н. приемник, в качестве которого выступают металлические трубки, выкрашенные в черный или темно-коричневый цвет. В качестве теплоносителя - вода, в очень редких случаях - воздух.

Темный цвет используется для усиления абсорбции, так как именно он позволяет интенсивно накапливать тепло.

Исходя из конструктивных особенностей, выделяют следующие типы солнечных коллекторов:

воздушные;
водяные.

В свою очередь водяные коллекторы подразделяются на:

вакуумные;
плоские.

Вне зависимости от конструкции, все коллекторы, по сути, это простая металлическая панель, заключенная в герметичный бокс, принимающая, аккумулирующая и передающая тепловую энергию.

Для усиления теплоотдачи приемник оснащается ребрами, а сам бокс теплоизолируется специальными материалами. Лицевая сторона представлена в виде прозрачного стекла, исключающего задержание солнечной энергии, по бокам - проем с фланцем, куда может подключаться либо другая панель, либо воздухоотвод.

Схема солнечного коллектора:

Установка солнечных коллекторов рациональна только в случае использования нескольких панель. От одной теплоотдача будет минимальной. Для нагнетания теплого воздуха из коллектора понадобится мощный вентилятор, так как сам по себе он не будет двигаться.

Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Схема работы

Изготовить такой коллектор очень просто, но «самоделки», даже в количестве нескольких экземпляров, не обеспечат дом необходимым объемом горячей воды, особенно в пасмурную погоду. Для того, чтобы в доме было не только отопление, но и ГВС, рекомендуем установить . Какой выбрать для дачи - вы узнаете в соответствующей статье.

Плоский водяной коллектор

Это самый простой вид оборудования, который несложно сделать своими руками даже без предварительной подготовки. В данном случае корпус изготавливается из металла или алюминия, куда вставляется тепловой приемник — пластина с врезанным медным змеевиком. Пластина покрыта черным цветом для усиления абсорбции, а в качестве крышки используется обычное оконное стекло. С нижней стороны сделана теплоизоляция на пластине, которая выступает прослойкой между приемником и дном корпуса.

Конструкция данного типа коллектора включает в себя следующие элементы:

Приемник - пластина, окрашенная в черный цвет, абсорбирующая тепло и передающая его теплоносителю.
Стекло предназначено для выполнения сразу 3х задач:

защиты от ветра, осадков и мусора;
исключение выветривания тепла из бокса;
пропуск ультрафиолетовых лучей к приемнику.

Вся конструкция должна быть полностью герметичной, в противном случае тепло будет выходить сквозь щели и оставшегося объема будет недостаточно для нагрева теплоносителя.

Учитывая простоту конструкции и минимум материалов, в соотношении цена-качество данный вид является самым популярным и выгодным.

Использовать такие типы обогревателей целесообразно лишь в южных и юго-восточных регионах, где количество солнечных дней превышает 60% за год. При снижении температуры эффективность обогревателя снижается до минимума ввиду высоких теплопотерь через корпус.

Как изготовить самому

Перед тем, как приступить к собственно изготовлению, необходимо определить размер будущего агрегата. Здесь действует золотое правило - чем больше, тем лучше. Понятно, что размер коллектора будет ограничен площадью крыши, но лучше задействовать ее по максимуму, чтобы этот обогреватель стал действительно эффективным альтернативным оборудованием.

Для корпуса устройства лучше всего подойдет древесина с минимальным коэффициентом теплоотдачи. На слой коробки следует положить теплоизоляцию. Это может быть минвата или пенопласт слоем не менее 5-7 см. В качестве крышки используется обычное оконное стекло - толщина в данном случае не важна. Самым простым материалом для будущего коллектора станет старая оконная рама с сохранившимся стеклом. Единственное, что от вас потребуется - сделать приемник и змеевик.

Как сделать коллектор из балконной двери:

Перечень материалов для приемника очень обширен, но наиболее популярными являются:

медная тонкостенная трубка, которая легко гнется и принимает любую нужную форму;
полимерные трубы с тонкой стенкой и небольшим диаметром;
полиэтиленовые трубы для водопровода минимального диаметра;
теплообменник от б/у холодильника;
панельный радиатор;
обычный садовый шланг.

Любой из перечисленных материалов должен быть выкрашен в черный цвет. Повторимся, это необходимо для увеличенного и ускоренного накопления солнечной тепловой энергии и передачи ее теплоносителю.

Некоторые умельцы умудряются использовать самые неподходящие материалы для приемника, начиная от бутылок ПВХ и заканчивая банками из-под пива или кока-колы. Это не самое рациональное решение, которое обеспечит лишь 25-30% передачи тепла.

Процесс изготовления

Собираете деревянный корпус без верхней крышки. На дно укладываете теплоизоляцию - минеральную вату, пенопласт, полистирол и т.д., сверху закрываете металлическим листом, который должен по площади соответствовать габаритам деревянного корпуса. Это основа приемника, которую следует окрасить в черный цвет.

Медные трубки являются наиболее подходящим вариантом, поскольку отличаются высокой степенью теплоотдачи.

Крепите трубки к основанию металлическими скобами, прикручиваете проволокой или выбираете иной, приемлемый для себя способ. Выводите за пределы коробки 2 штуцера, к которым будет подведена вода.

Учитывая то, что данный вид именуется плоским, закрывается он герметично стеклом. Нигде не должно быть ни зазоров, ни щелей, ни неплотно прилегающей створки.

Стекло можно заменить на прозрачный сотовый поликарбонат, который более устойчив к осадкам, не разобьется при ливне или граде и не лопнет при сильном снегопаде.

После того, как вся конструкция собрана, устанавливаете ее на крышу под углом 30-450 и подключаете посредством штуцеров к емкости с водой. Если речь идет о небольшом объеме бака, можно создать естественную циркуляцию воды, но лучше установить циркуляционный насос, которые обеспечивает принудительное движение воды по замкнутой системе.

Работа солнечного коллектора с циркуляционным насосом:

Солнечные коллекторы - один из немногих видов отопительного оборудования, эксплуатация которого не обходится владельцам даже в несколько копеек. Использование солнечной энергии для отопления дома и подогрева воды - идеальное решение для тех, кто привык рационально использовать бюджет.

К сожалению, такой способ подходит далеко не всем. В северных, западных и восточных регионах такое приобретение нецелесообразно ввиду малого количества солнечных дней. Зато для жителей южных районов этот вариант идеален, главное - оптимальная теплоизоляция корпуса. В этом случае можно говорить даже об отоплении дома в холодное время года.

Солнечный коллектор своими руками - обзор, обвязка:

Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

В корпусе делаются сквозные отверстия для подачи холодной и отвода нагретой жидкости из коллектора.

Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

В качестве бака можно использовать:

неработающие электрические бойлеры
различные баллоны для газов
бочки для пищевого использования

В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.

Солнечный водонагреватель ещё называют солнечным коллектором. Служит он для нагревания проточной воды.
Самый простой солнечный нагреватель - это бочка, выкрашенная в черный цвет и наполненная водой. Черный цвет поглощает солнечную энергию лучше остальных цветов и преобразует её в тепловую. В результате чего вода в бочке будет нагреваться.

Естественно, это самый примитивный способ сбора тепловой энергии солнца. Я покажу вам как сделать переносной солнечный водонагреватель, простой конструкции из доступных деталей, которые запросто можно купить в любом строительном магазине. Этот водонагреватель будет эффективен и очень просто в изготовлении.

Что из себя представляет солнечный водонагреватель?

Солнечный коллектор представляет из себя медную трубку, закрученную по спирали, заключенную в прямоугольный корпус с одной прозрачной стенкой. Водонагреватель имеет небольшой вес и размер, поэтому легко транспортируется, для чего с боку привинчена ручка для переноски.

Какое предназначение у этого солнечного водонагревателя?

Солнечный водонагреватель лично я использую для быстрого нагрева воды в бассейне. Так как он может работать и зимой, то его можно использовать даже для отопления в дневное время.

Плюсы нагрева воды солнечной энергией

- Все бесплатно, помогает экономить энергию.
- Солнечный коллектор работает и зимой, но с меньшей эффективностью.
- Не требует особых затрат на изготовление оборудования.
- Насосы, прогоняющие воду можно так же питать от солнца, используя солнечные батареи.

Процесс изготовления солнечного коллектора

Нам понадобиться:
- Моток медной трубки длинной 15 метров и диаметром 6 мм.
- Пластиковые кабельные хомуты (нейлоновые стяжки).
- Фанера для задней стенки.
- Деревянные бруски и рейки для боковых стенок и крепления стекла.
- Плексиглас или органическое стекло.
- Черная краска аэрозоль.
- Крепеж (гвозди, шурупы, саморезы).
- Переходной фитинг для медной трубки.
Возможно ещё что-то упустил.

Итак, ном необходимо разложить трубку в один слой с небольшим отступом, чтобы прикинуть размеры будущего солнечного коллектора. А можно взять сразу определенный размер короба, а лишнюю трубку потом отрезать.

После того как размер был выбран чертим карандашом линии вдоль и поперек. Это будут линии крепления трубки. Раскладываем трубку. Сверлим отверстия по диаметру хомутов и крепим ими трубку, смотрите фото.

Так постепенно закрепляем весь моток. Затем, торчащие части хомутов отрезаем кусачками. Фанера, на которой сейчас расположен наш змеевик, это не задняя часть корпуса. Корпус мы будем делать отдельно, а эту панель мы будем туда вкладывать.

Собираем короб под панель со змеевиком.

В этот короб вкладываем нашу фанеру со змеевиком. Если вы планируете использовать коллектор в зимнее время, то рекомендую положить утеплитель между задней стенкой и фанерой со змеевиком.

Сверлим отверстия в боковых брусках для вывода трубки.

Прибиваем рейки по внутренней стороне, на которой будет лежать стекло.

Мерим стекло, чтобы все было вровень, без лишних пазов.

Прикручиваем переходники под садовый шланг.

Прикручиваю ручку для переноски и транспортировки.

Аэрозольной краской красим внутреннюю поверхность.

Закрываем стеклом.

Подсоединяем шланг с водой и даем небольшой напор.

В солнечный день выходящая вода при среднем напоре может нагревать около 75 градусов по Цельсию.

Итог работы

Солнечный водонагреватель хорошо нагревает воду без лишней сложности, поэтому я советую его повторить.
Такие панели можно компоновать в группы, тогда эффективность такой системы будет в разы больше.
В больших садовых бассейнах имеется автономная система фильтрации воды, которая работает постоянно. Включив водонагреватель в эту систему вы нечего не потеряете, а вода в бассейне всегда будет теплой. Да и вообще весь бассейн может находиться в тени, а солнечный коллектор на солнце.

Видео постройки солнечного водонагревателя своими руками

Нагрев несколькими панелями, с использованием не медной трубки, а садового резинового шланга. Эффективность конечно ниже, из-за плохой проводимости тепла садовым шлангом.