Бесплатная консультация юриста:
8 (800) 500-27-29 (доб. 553)
СПб и Лен. область:Санкт-Петербург и область:
+7 (812) 426-14-07 (доб. 318)
Москва и МО:
+7 (499) 653-60-72 (доб. 296)
Получить консультацию

Солнечный коллектор самодельный для отопления

Принцип работы и конструкционные особенности

Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы.  Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

Гелиоустановки для систем горячего водоснабжения и отопления

Другой вид оборудования для преобразования энергии солнца – батареи, которые принципиально отличаются от коллекторов тем, что сначала вырабатывают и аккумулируют электрическую энергию, а в дальнейшем ее можно использовать для хозяйственных нужд.

Но данный вид получения и переработки солнечной энергии требует приобретения дорогостоящего оборудования, главными конструктивными единицами которого являются фотоэлементы, что не всегда оправданно, особенно в регионах с небольшим количеством солнечных дней в году.

В отличие от них, солнечные коллекторы для нагрева воды или отопления дома имеют быструю окупаемость, особенно если изготовить их самостоятельно, так как в этом случае расходы составят лишь стоимость материалов, в число которых дорогие фотоэлементы не входят.

Использование солнечных коллекторов имеет очевидные преимущества:

  • снижение затрат на отопление и подогрев воды для системы горячего водоснабжения;
  • экологичность данного вида энергии.

Чаще всего использование коллекторов оправданно для использования в системах отопления небольших коттеджей или организации горячего водоснабжения в летний период в загородном доме или на даче. Оправдан солнечный коллектор для бассейна в качестве устройства для подогрева воды.

Поэтому для оптимизации расходов на отопление частного дома лучше всего использовать коллекторы совместно с традиционным оборудованием, которое изначально может быть рассчитано для этого, либо имеет возможности для переоборудования или согласования параллельного функционирования двух систем теплоснабжения.

Также стоит отметить, что, кроме регулярного обслуживания и очистки поверхности коллекторов от грязи и мусора, некоторые из них не предназначены для работы при низких температурах, поэтому перед началом зимы их нужно законсервировать, предварительно слив из системы теплоноситель.

Основные разновидности солнечных коллекторов

Солнечный коллектор представляет собой устройство, главной функцией которого является превращение поглощенной солнечной энергии в тепловую с целью ее дальнейшего использования для нагрева теплоносителя в системах отопления, в том числе и в «теплых полах» и ГВС дома.

Солнечные коллекторы условно можно классифицировать, используя разные критерии. Прежде всего, они делятся по типу теплоносителя на:

  • водяные (жидкостные);
  • воздушные.

По уровню предельных температур коллекторы бывают:

  • низкотемпературными – предел до 50°C, средний показатель 35-45 °C;
  • среднетемпературными до 80°C;
  • высокотемпературными – более 80°C.

Последние чаще всего являются промышленными образцами, сделать их своими руками не представляется возможным.

Конструктивно солнечные нагреватели воды могут быть:

  • плоскими, которые могут быть как воздушными, так и жидкостными;
  • вакуумными, использующими в качестве теплоносителя воду или иной вид жидкости;
  • трубчатыми – бывают и жидкостными, и воздушными;
  • термосифонными, или так называемыми накопительными интегрированными коллекторами, главным отличием которых является способность не только нагревания жидкости, но и поддержания ее температуры определенное время.

Последний вариант является самым простым как по устройству, так и по сложности изготовления и представляет собой несколько теплоизолированных емкостей с водой, а нагрев жидкости происходит через стеклянные крышки баков.

Плоские воздушные коллекторы тоже довольно просты и имеют вид специальной панели в виде герметичной коробки с теплоприемником с подключенными воздуховодами, по которым движется и нагревается воздух.

Для повышения эффективности их работы требуется увеличение их площади, например, за счет использования нескольких панелей в одной системе, а также использование вентилятора.

Солнечный коллектор своими руками, видео:

Как сделать солнечный коллектор своими руками

Сделать коллектор солнечного тепла на основе теплового насоса или тепловой трубы можно только при наличии хорошей базы знаний о физических процессах, хотя, по сути, они мало чем отличаются от тепловых трубок, охлаждающих плату ноута или видеокарту.

Сделать водяной солнечный коллектор можно, но потребуется не менее 150дол капитала и неделя времени.

Преимущества воздушных солнечных коллекторов

Самым удачным сочетанием характеристик, стоимости и надежности обладает воздушный солнечный коллектор. Мало того, капиталисты умудряются продавать абсолютно простое и примитивное устройство за очень немаленькие деньги.

В чем преимущества «воздушника»:

  • В конструкции коллектора просто нечему ломаться. Здесь он даже опережает солнечные концентраторы на основе зеркал, параболоидов и всякой подобной фантастики;
  • Даже если в задумке вы сделали огреху или слабину, такой солнечный коллектор, заботливо сложенный своими руками все равно будет работать, его можно будет менять, модифицировать или совершенствовать, пока не достигнете нужного результата;
  • Внешний вид солнечного коллектора вряд ли поразит воображение, но тот факт, что на выходе можно получить поток под 70оС, у любого скептика вызовет уважение.

Совет! Прежде чем приступать к решению головоломки, как сделать солнечный коллектор своими руками, задумайтесь о месте его расположения с максимальным уровнем освещения и необходимой защитой от действий завистников-вандалов.

Иногда в запасниках в гараже или сарае без дела и пользы валяются остатки строительных материалов, которые при желании можно использовать при сборке.

Многочисленные видео о материалах для солнечного коллектора своими руками говорят, что проще всего сделать устройство, используя листовой профнастил из оцинкованного железа.

Самые умные пытаются изготовить солнечный коллектор из стальных труб, профиля, алюминиевых банок, бутылок из-под газировки, в общем, из любого хлама, оказавшегося под рукой.

На самом деле, чтобы сделать серьезный тепловой эффект, необходим подходящий материал — медь, алюминий или профнастил, без покраски или полимерного покрытия. От меди откажемся сразу в силу ее дороговизны и высокого риска кражи любителями цветмета.

Какие материалы сделают коллектор самым эффективным

Остановимся на конструкции солнечного коллектора из профнастила или листового алюминия, применение стальных труб снижает эффективность солнечного накопителя, использование тонкостенных алюминиевых профилей дает самый лучший эффект, но требует денег и оборудования. Конкретно, 30мм труба ПАС-1828 ценою потянет на доллар за метр, кроме того, большой объем сварочных работ с использованием электросварки с аргоном, что тоже будет стоить примерно половину всех затрат.

Коллектор из профнастила примерно вдвое хуже собирает тепло, но в разы дешевле. Уменьшение эффективности легко компенсируется, если сделать площадь поверхности конструкции больше.

Кроме профнастила, можно использовать алюминиевый лист, применяемый для термоизоляции печей или нагревательных контуров. Если сделать из него профиль, аналогичный профнастилу, получим конструкцию, при всей дешевизне и простоте работ не уступающую солнечному коллектору из алюминиевых труб.

Этапы изготовления солнечного коллектора

Получив максимум знаний из всего, что доступно в интернете, посчитаем свои материальные возможности и сделаем выбор для первой своей конструкции коллектора.

Совет! При отсутствии опыта и практических результатов оптимальным будет сделать солнечный коллектор из профнастила небольшого размера. Такая постройка благодаря использованию обрезков и остатков материалов может дать неоценимый опыт и избежать ошибок при изготовлении мощных устройств.

После определения примерных размеров коллектора, на основании имеющихся в распоряжении материалов, приступаем к сборке теплообменника. Основание коллектора проще всего сделать из ОСБ плиты толщиной 8-10мм. Кроме того, из этого же материала сделаем подводящие и отводящие воздушные каналы.

Сделаем ряд основных технологических операций в следующей последовательности:

  1. На заготовку листа ОСБ уложим сверху лист профнастила или алюминиевого самодельного профиля и сделаем разметку расположения подвода и отвода воздуха, боковых стенок короба. Заготовка из прессованной древесины должна быть больше листа профнастила на 10-15мм на боковые стороны и на 100мм для монтажа верхнего и нижнего воздуховодов;
  2. Вырезаем из ОСБ две заготовки шириной 50-60мм, в зависимости от высоты ребра профнастила, размер доски нужно сделать под ширину будущего теплообменника. Ставим заготовку на ребро и прикладываем к торцу стального листа, карандашом или маркером обводим контур профиля на заготовке. Далее электролобзиком сделаем вырез на заготовке ломаной лини, при необходимости подгоняем шлифовальным инструментом так, чтобы контур выреза совпадал с изгибами профнастила. Аналогичную операцию выполним для второго торца листа профиля;
  3. Из полученных заготовок сделаем из остатков ОСБ коробчатые воздуховоды, торцы стенок следует сделать с минимальными щелями. Если подвод–отвод воздуха в теплообменник будет осуществляться через боковые окна, для второго отверстия следует сделать заглушку. Как вариант, поток можно подводить-отводить через дополнительное окно в центре воздуховода;
  4. Заднюю стенку – основу из ОСБ тщательно грунтуем и окрашиваем несколькими слоями светлой краски или оклеиваем алюминиевой фольгой, используемой для кулинарных целей. Лучшим вариантом будет сделать покрытие из цельного листа металла, лучше оцинкованного.
  5. Поверх покрытия, точно по разметке, устанавливаем лист профнастила, края листа и ребра, прилегающие к покрытию основы, можно обработать масляной краской или герметиком. По периметру листа сделаем дополнительное крепление саморезами по дереву.

После высыхания краски монтируем коробчатые воздуховоды и боковые стенки. Торцы боковых стенок и стенки воздуховодов должны находиться в одной плоскости, что позволит наклеить сверху лист стекла или монолитного поликарбоната. После установки стекла, его торцы стоит заклеить матерчатой лентой, чтобы сделать менее чувствительными к случайным ударам или сколам.

Совет! Непростой операцией является чернение поверхности профнастила. Зачастую используют химическое чернение, но если нет опыта, лучше прибегнуть к старой технике с использованием лака и сажи.

Чтобы сделать построенный солнечный коллектор полноценным тепловым прибором, к окнам подвода и отвода воздуха необходимо прикрепить гофровые трубы и электровентилятор, можно позаимствовать с кухонной вытяжки или сушилки. На выбранном месте установки заведите гофру в отапливаемое помещение и подключите вентилятор к электропитанию.

Испытание солнечного коллектора следует сделать при самых разнообразных погодных условиях и положении солнца. Устройство обладает низкой инерцией, в течение 10-15мин пребывания под прямым солнечным светом температура выходящего воздуха должна подняться минимум до 70оС и выше.

Варианты исполнения солнечного коллектора

Чаще всего воздушные солнечные коллекторы строятся своими руками с целью сделать отопление помещения менее затратным, используются для подогрева жилых домов и складов.

Чемпионами по популярности среди солнечных коллекторов являются самые разнообразные подогреватели для гаражей.

Хитом и высшей точкой целесообразности применения воздушного солнечного коллектора является использование поверхности крыши. Установив коллектор на скатах крыши, хозяин сделает защиту дома от летнего зноя и получит огромный поток теплого воздуха, который по каналам направляется на алюминиевый водный теплообменник, смонтированный на коньке крыши.

Такая схема дает примерно 400Вт/ч с квадрата в период с 9 по 18 часов летом. При наличии теплоаккумулятора вопрос обеспечения горячей водой будет решен без дорогостоящего вакуумного или водяного солнечного коллектора.

Источник: http://bouw.ru/article/samodelyniy-solnechniy-kollektor

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

  • воздушные;
  • водяные плоские;
  • водяные вакуумные.

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит с другой.

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Простое устройство и принцип работы позволяют выполнять изготовление коллекторов воздушного типа своими руками. Но потребуется много материала для нескольких коллекторов, а подогреть воду с их помощью все равно не получится. По этим причинам домашние умельцы предпочитают заниматься водяными нагревателями.