Владельцы частных домов часто стремятся сделать свое жилье не только более практичным и эффективным, но и менее затратным в обслуживании. Относительно недавно широко стали использоваться солнечные коллекторы, которые позволяют организовать горячее водоснабжение и даже отопление коттеджа с минимальными затратами. Приобретать готовые установки выходит достаточно дорого, а в то же время сделать своими руками солнечный коллектор не так сложно. В этой статье мы предлагаем несколько способов решения этой задачи.
По своей сути, это климатическое оборудование, которое используется для производства горячей воды с ее последующим использованием в водопроводе и отопительной системе. Принцип функционирования такой системы заключается в изменении плотности воды во время ее нагревания, за счет чего происходит выталкивание горячей жидкости наверх.
Главное отличие таких систем заключается в том, что используются для нагрева природные ресурсы, в частности, солнечная энергия, которая абсолютно бесплатна. А правильно сконструированный солнечный коллектор позволяет извлекать эту энергию даже в морозный день или при пасмурной погоде. Поэтому применение такого устройства возможно не только летом, но даже осенью и зимой. 
Устройство солнечного коллектора
Конструкция полной системы солнечного коллектора обязательно включает несколько основных элементов — это:
Насколько выгодно иметь солнечный коллектор?
Применение солнечного коллектора, конечно, даст определенные преимущества — это:
Какие бывают солнечные коллекторы?
Классификация видов солнечных коллекторов осуществляется по нескольким принципам. Первый из них — это производительность. Определяющим критерием служит температура, которая может достигаться пластинами, извлекающими энергии. 
По этому принципу различают солнечные коллекторы:
В зависимости от формы и функциональных возможностей, различают следующие варианты конструкционных решений:
По типу теплоносителя различают такие приборы:
Как сделать солнечный коллектор своими руками?
Сделать солнечный коллектор для отопления или для горячего водоснабжения не так сложно, как вы могли себе предположить. Ниже изложено несколько вариантов — и наиболее простых конструкций, и более сложных, но эффективных. Какую из них выбрать, определите самостоятельно, исходя из личных требований, наличия того или иного материала и профессиональных строительных навыков.
Важно! Примеры приведены в порядке по степени сложности сборки и затрат на расходные материалы.
Способ 1. Коллектор из шланга
Вы, наверное, не раз, при обработке собственного участка в летнее время замечали, что если поливать клумбу из шланга, который долго пролежал на солнце, из него будет течь довольно теплая вода. На основе этого наблюдения и была разработана следующая конструкция.
Важно! Такой прибор легко и быстро монтируется. Прекрасный вариант для дачи, где нет необходимости большого потребления горячей воды. Из одного шланга длиной в 100 м и сечением в 20 мм можно получить около 20-30 литров готовой горячей воды. Если же возникнет потребность в большем объеме, придется использовать не только накопительный бак, но и циркуляционный насос для создания принудительной циркуляции воды либо же сделать несколько коллекторов из шланга.
Инструкция сборки:
Если уклон кровли достаточно резкий, сделайте дополнительные действия:
Способ 2. Коллектор из оконной рамы
Сегодня деревянные окна используются несколько меньше, но, тем не менее, многие сохранили старые рамы при замене их на пластиковые или новые из древесины. Эта часть окна в самый раз пригодится для конструирования солнечного коллектора, так как рама — это готовый короб для природной батареи. 
Инструкция сборки:
Способ 3. Коллектор из пластиковых бутылок
Еще один достаточно простой вариант конструкции, себестоимость которого невысокая. Главное его преимущество заключается в том, что даже во время восхода и заката солнца происходит извлечение энергии, причем лучи проникают практически под углом в 90 градусов внутрь бутылок. 
Набор материалов для такого солнечного коллектора отличается доступностью:
Инструкция сборки:
Способ 4. Коллектор из старого холодильника
Старый холодильник, вышедший из строя, также может пригодиться. Из него используется для солнечного коллектора конденсатор, который и сократит время на сборку теплообменника. Единственный нюанс в том, что, так как в нем до сих пор циркулировал фреон и масло, желательно использовать такую воду исключительно для технических нужд, но не как питьевую.
Важно! Кроме конденсатора из холодильника в этой системе также можно использовать радиатор автомобиля. В этом случае эффективность работы устройства будет выше.
Хорошие владельцы частных домов в сегда находятся в поиске возможностей сэкономить на подогреве воды и на отоплении. Особенно актуально это становится в последнее время, когда цены на коммунальные услуги имеют стойкую тенденцию к росту чуть не каждый квартал . На помощь приходит сама природа с ее неистощимым источником энергии – солнечным излучением. Применяя на практике законы физики, народные умельцы находят интересные способы экономии, разрабатывая и собирая солнечные коллекторы, который под силу сделать, наверное, любому домовладельцу самостоятельно — стоит только приложить немного сил и умения.
Солнечный коллектор своими руками может быть изготовлен множественными способами и из самых различных материалов, порой даже из тех, которые попросту «валяются под ногами».Их конструируют из обычных старых пивных банок, пластиковых бутылок, шлангов или труб, с применением стекла, панелей поликарбоната и других материалов.
Некоторые из способов изготовления коллекторов будут рассмотрены ниже, но сначала стоит изучить схемы подключения – они, как правило, является примерно общими для любых солнечных систем нагрева воды.
Схемы подключения солнечного водяного коллектора
Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того , из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен . Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.
«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора
Эта несложная схема подключения солнечного коллектора применима как для подогрева воды для , так и для домашних нужд. Если горячая вода нужна на улице в летней постройке, то бак для нее устанавливается тоже на воздухе. В том случае, когда горячее водоснабжение разводится по дому, и аккумулирующий бак устанавливается там же.
«Летний» вариант подключения коллектора
Эта схема обычно предусматривает естественную циркуляцию воды, и в таком случае батарея-коллектор устанавливается ниже на 800 ÷ 1000 мм уровня емкости , куда будет поступать горячая вода – это должно обеспечиться разностью в плотности холодной и нагретой жидкости. Для соединения коллектора с баком используются трубы диаметром не меньше, чем ¾ дюйма. Для сохранения воды в аккумулирующей емкости в горячем состоянии, которого она достигнет от нагрева дневным солнцем, стенки необходимо хорошенько утеплить, например, минеральной ватой толщиной в 100 мм и полиэтиленом (если над бойлером не будет устроена крыша). Но все же лучше предусмотреть для емкости стационарное укрытие, так как если утеплитель промокнет от дождя, то он существенно снизит свои термоизоляционные свойства.
Естественная циркуляция не слишком хороша для использования в системе с солнечным коллектором, так как создается слабая инертность движения воды в контуре. А если батарея и бак находятся достаточно далеко друг от друга, то вода, пройдя этот путь, будет постепенно остывать. Поэтому , для увеличения эффективности, часто устанавливается циркуляционный . Этот вариант пр игоден для согрева воды только лишь в теплую половину года, а на зиму воду из системы придется обязательно слить, иначе, замерзая, она запросто разорве т т рубы.
«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды
Если планируется использовать солнечный коллектор круглогодично, то чтобы в сильные холода в трубах вода не замерзала, в контур вместо нее заливается специальный – антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Схема принимает совсем иной вид — устанавливается бойлер косвенного нагрева. В этом случае нагретый в солнечном коллекторе антифриз будет проходить через з меевик-теплообменник бойлера, согревая воду, находящуюся в баке.
В эту систему обязательно встраивается и «группа безопасности» — автоматический воздухоотводчик , манометр и предохранительный клапан , рассчитанный на нужное давление. Для постоянного движения теплоносителя обычно используется циркуляционный насос.
Вариант отопления от солнечного коллектора
При использовании солнечной тепловой энергии для отопления дома применяется также бойлер косвенного нагрева, подключенный к коллектору, а также для дополнительного подогрева теплоносителя – , работающий на твердом топливе или газе. В осенние или весенние дни, когда солнце способно нагреть теплоноситель до нужной температуры, котел можно попросту отключать.
Солнечный коллектор — хорошее подспорье и для отопления дома
Если зимы в регионе очень холодные, то не стоит ожидать от коллектора большой эффективности, так как в этот период мало солнечных дней, а само светило находится низко к горизонту. Поэтому дополнительный подогрев теплоносителя и горячей воды просто необходим. Единственно, чем поможет солнечная батарея сэкономить на топливе — это то , что в котел будет поступать не холодная , а уже несколько подогретая вода, а значит для доведения ее до нужной температуры потребуется меньше сжигать газа или дров.
Нужно знать и то, что чем больше по площади сделать солнечный тепловой коллектор, тем больше энергии он в состоянии будет вобрать. Поэтому, чтобы подобная система смогла выработать достаточно тепла для отопления дома, размер площади коллектора необходимо довести до 40÷45% от общей площади дома.
Вариант горячего водоснабжения и отопления от солнечного коллектора
Чтобы задействовать солнечный коллектор и для отопления, и для горячего водоснабжения, необходимо объединить в системе оба предыдущих варианта, и использовать для воды специальный бойлер с дополнительной емкостью , имеющей змеевик, через который циркулирует нагретый солнечной батареей теплоноситель. Благодаря тому, что внутренний бак намного меньше основного, вода в нем нагревается от змеевика гораздо быстрее и отдает тепло в общую емкость .
Коллектор может быть включен в общую систему «отопление — горячее водоснабжение»
Кроме этого, бойлер должен быть подключен к дополнительному источнику нагрева — это может быть или электрический котел, или же теплогенератор на твердом топливе.
Нестабильность температуры, которую создает солнечная батарея, может способствовать перегреву теплоносителя или, наоборот, слишком быстрому его охлаждению в контурах отопления и водоснабжения. Чтобы этого не произошло, вся система должна управляться автоматикой. В разводку устанавливается контролер температуры, который может или перенаправлять потоки теплоносителя, или включать или выключать циркуляционные насосы, или производить иные управляющие операции.
В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.
Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.
Цены на солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы
Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы
Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.
На крыше — целая батарея из солнечных коллекторов
Такой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.
«Улитка» — теплообменник
Такую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.
Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.
В некоторых случаях , создавая всю систему , можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.
Если у кого-то остались сомнения в эффективности такого подогрева воды, рекомендуем посмотреть видеоролик, в котором показано испытание коллектора из шлангов:
Видео: эффективность несложного солнечного коллектора
Материалы для изготовления
Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.
- Резиновый шланг или гибкая пластиковая труба черного цвета, имеющая диаметр 20 ÷25 мм – это по сути главный элемент системы, в котором при циркуляции воды будет происходить теплообмен. Количество шланга будет зависеть от величины солнечной батареи — это может быть и 100, и 1000 метров. Черный цвет шланга предпочтителен тем, что он больше, чем все остальные оттенки, поглощает тепло.
Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым , даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.
Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема , то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.
Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.
В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.
- Если скат крыши, на которой будет устанавливаться коллекторная батарея, крутой, то для спиралей из шланга изготавливаются специальные короба — из брусков, фанеры или металлического листа. Для этого потребуется бруски 40×40 или 40×50 мм, фанера толщиной в 6 мм, или же металлический лист в 1,5– 2 мм.
Заготовки будущего модуля обрабатывается (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей.
Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.
- Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
- Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.
Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.
Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.
Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.
- Необходимо будет подготовить и соединительные элементы для шланга или труб. Разновидностей подобных фитингов — достаточно много, но нужно выбрать именно те, которые предназначены для выбранного для изготовления коллектора материала.
Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей.
Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.
- Для объединения всех модулей в единую батарею потребуются два коллектора - отрезка металлической трубы. Через один из них, закрепленный внизу батареи, в теплообменники будет поступать холодная вода, а во втором, закрепленным сверху, будет собираться согретая.
Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.
Монтаж батареи
Заготовив в се необходимое, можно приступать к работе.
- Для начала нужно обработать антисептическим средством все деревянные части будущей конструкции.
- Далее, если дно модулей будет изготовлено из металлического листа, его нужно покрыть антикоррозийным составом. Обычно для этого применяется мастика, предназначенная для покрытия днищ автомобилей.
Известный всем автомобилистам «антикор» — то, что нужно
- После просыхания составов на подготовленных элементах, из них собираются одиночные или общие модули.
- Затем в них укладываются шланги, для чего закрепляются держатели.
- Для свободного прохождения труб через бортики модулей для них просверливаются отверстия — в верхней его части и нижней. Соответственно, в нижнее отверстие выводится труба входа холодной воды, а в верхнее – выхода подогретой.
- Если монтируется несколько модулей по вертикали, или же один общий, в который укладывается несколько «улиток» трубы также , один над другим, то нижний конец каждой из спиралей соединяется с верхним выходом нижележащей – и по такому последовательному принципу коммутируется весь «столбец». Самый нижний конец соединяется с общим металлическим коллектором, через который будет поступать холодная вода. Таким же образом монтируются и все соседние вертикальные ряды – с общим подключение к подающему коллектору.
- Соответственно, верхние концы шлангов самого верхнего горизонтального ряда модулей соединяются с металлической трубой-коллектором, по которой осуществляется отвод горячей воды на потребление.
- Спиралевидный контур коллектора может монтироваться и на металлический лист, установленный не на крыше, а около дома, с южной его стороны, или около бассейна, если он требует подогрева. В этом случае металлическое основание будет способствовать более быстрому нагреву воды и сохранению тепла в трубах, так как имеет хорошую теплопроводность и теплоемкость .
- Еще одним вариантом теплового солнечного коллектора может быть укладка контура на плоскости крыши в специальных коробах длинными параллельными рядами по всей длине кровли.
Цены на трубы из сшитого полиэтилена
Трубы из сшитого полиэтилена
Видео: простой солнечный коллектор с линейным расположением труб
Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок
На рисунке показан солнечный коллектор из шлангов (труб), эффективность действия которого значительно увеличена за счет использования обычных пластиковых бутылок. В чем тут «фишка»? А их сразу несколько:
Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематично
- Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
- Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
- Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
- Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.
Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:
1 – Резиновый шлаг, металлические или пластиковые трубы черного цвета – в качестве теплообменника.
2 – Пластиковые бутылки, которые станут кожухом вокруг труб контура.
3 — В бутылки, в их половину, которая будет прилегать к основанию, может быть вложена фольга или иной отражающий материал. Отражающая часть должна смотреть в сторону солнца.
4 – Подставку будет совсем несложно смонтировать из бруска или металлической трубы.
5 — Накопительный бак для нагретой воды, который должен быть связан с точкой забора — кран, душ и т.д .
6 — Емкость для холодной воды, которую можно связать с системой водоснабжения.
Монтаж солнечного коллектора
Сборка варианта, показанного на верхней схеме, производится следующим образом:
- Для начала из металлической трубы или бруска монтируется подставка. Если она изготавливается из дерева, то оно должно быть покрыто антисептическим составом, если же из металла, то его необходимо обработать антикоррозийным средством. Нужно просчитать длину так, чтобы между двумя стойками устанавливалось ровное число бутылок.
- На стойки, на расстоянии ширины бутылок, закрепляются горизонтальные планки, на которых можно будет сделать дополнительное закрепление для змеевика. Кроме этого, они предадут каркасу дополнительную жесткость .
- Далее, подготавливается нужное количество пластиковых бутылок — с них срезается донная часть таким образом, чтобы одна бутылка стороной горлышка плотно встала в получившееся отверстие.
- Берется шланг (труба) необходимой длины , которой будет достаточно для укладки контура-змеевика на уже готовом каркасе-подставке.
Отступив от края шланга 100 ÷ 150 мм, делают отметку места его закрепления. Затем через этот край на трубу надевается необходимое количество подготовленных бутылок, которого будет достаточно, чтобы полностью закрыть участок до противоположной стойки. Бутылки устанавливаются плотно одна к другой, таким образом, чтобы горлышко второй входило в отверстие, вырезанное в дне предыдущей.
- Когда участок трубы для укладки верхнего участка змеевика будет полностью закрыт коробом из бутылок, ее край закрепляется сверху на левой стойке каркаса. Для крепления можно использовать клипсы-держатели для пластиковых труб с защелкой , нужного размера.
- Если есть необходимость положение бутылок корректируется, так, чтобы фольгированная их половина оказалась снизу, у каркаса коллектора.
- Затем трубе придается плавный поворот, и она снова защелкивается на клипсу .
- Следующим этапом на трубу снова надеваются бутылки, и она закрепляется уже на левой стойке. Такую последователь соблюдают и дальше, пока вся рама не будет заполнена змеевиком коллектора.
- Теперь осталось только «запаковать» фитинги, через которые будет осуществлена врезка получившегося коллектора к подаче холодной воды и к накопительной емкости горячей.
Вот что может получиться в итоге — проще не придумаешь!
Такой коллектор, как видно, абсолютно не сложен в изготовлении, но зато может стать хорошим «помощником» в частном доме, взяв на себя функции подогрева воды.
Кстати, солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды, но и для подачи в помещения нагретого воздуха. Например, как изготовить самостоятельно , можно узнать, если перейти по ссылке на специальную публикацию нашего портала.
Видео — сборка солнечной электростанции своими руками
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.
Отопление частного дома можно организовать различными способами. Чаще всего это подключение к центральной системе теплоснабжения или установка индивидуальных отопительных приборов, которые нагревают теплоноситель путем сжигания газа, жидкого или твердого топлива. Реже владельцы небольших коттеджей для обогрева используют электрические котлы и различные типы тепловентиляторов, направляя воздушный поток в жилое помещение.
Сегодня существуют альтернативные методы отопления, например, устройства, которые превращают солнечное излучение в тепловую энергию. Солнечные коллекторы для отопления дома достаточно эффективны, полностью экологичны и не требуют особого ухода.
Почему использовать солнечное отопление выгодно
Система отопления от солнечных коллекторов имеет несколько очень значимых достоинств:
- солнечное тепло бесплатно и им можно пользоваться во всех уголках планеты, несмотря на климатические условия;
- использование энергии солнца предполагает затраты исключительно на приобретение установки, все остальное время солнечный коллектор работает полностью автономно;
- конструкция системы автономного отопления с солнечным коллектором достаточно проста, поэтому ее можно даже сделать своими руками.
Важно понимать, что самодельный коллектор и аккумулятор тепловой энергии будет иметь достаточно низкий КПД по сравнению с промышленными образцами, но все равно позволит значительно сэкономить средства на горячем водоснабжении дома.
Самый простой расчет показывает, что коллектора площадью 3 м2 достаточно не только для создания источника горячей воды в небольшом частном доме, но и для его отопления в период межсезонья. Это ощутимо снижает затраты на использование энергоресурсов, а следовательно, и ваш семейный бюджет.
Устройство гелиоустановки
Солнечные коллекторы для отопления и создания горячего водоснабжения дома состоят из следующих компонентов:
- устройство для нагрева воды или другого теплоносителя;
- аккумулятор тепловой энергии;
- контур для перемещения тепловой энергии теплоносителем.
Солнечный коллектор для обустройства отопления представляет собой систему трубок с теплоносителем, в качестве которого выступает воздух, вода, пропилен-гликоль или любая другая незамерзающая жидкость. В качестве аккумулятора тепловой энергии выступает емкость со змеевиком, по которому циркулирует поступивший из коллектора теплоноситель. Тепловой контур служит для объединения устройства нагрева воды, воздуха или антифриза с аккумулятором тепла.
Солнечная энергия попадает в коллектор, где нагревает теплоноситель, который циркулирует в гелиоустановке. После нагрева он попадает в аккумулятор тепла, где происходит теплообмен между змеевиком и водой. Нагретая вода из аккумулятора поступает в систему отопления или горячего водоснабжения дома.
Циркуляция воды в гелиосистеме происходит самотеком или при помощи циркуляционного насоса (в зависимости от назначения системы и способа установки бака-аккумулятора по отношению к коллектору).
Естественное движение воды или воздуха по контуру обусловлено принципом конвекции, когда после нагрева жидкость стремится вверх от коллектора к аккумулятору тепла.
Если брать в расчет, что гелиосистема будет использоваться только для горячего водоснабжения, то кроме солнечного коллектора и аккумулятора тепла больше ничего не нужно. Если систему планируется использовать для отопления дома, то для прокачки теплоносителя через радиаторы может потребоваться насос.
Типы поглотителей тепла
Современная промышленность освоила производство нескольких типов нагревательных теплообменников для солнечных отопительных систем:
- воздушный;
- плоский;
- вакуумный.
Все они работают по одному принципу, но имеют некоторые конструктивные особенности и разницу в КПД. Для правильного выбора того или иного типа гелиоустановки необходимо знание их особенностей и грамотный расчет. Рассмотрим каждый тип солнечного коллектора более подробно.
Плоский нагревательный теплообменник
Такой тип солнечного коллектора для отопления состоит из плоского, теплоизолированного с трех сторон короба, заполненного адсорбирующим тепло веществом. Внутри этого вещества находится теплообменник из тонкостенных металлических труб, по которому циркулирует вода или пропилен-гликоль.
Конструкция плоского поглотителя солнечной энергии и расчет необходимых его параметров достаточно просты, поэтому именно этот вид «нагревателя», используют для изготовления отопительной гелиосистемы своими руками.
Вакуумный поглотитель тепла состоит из стеклянных труб, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра с адсорбентом, аккумулирующим солнечное тепло. Внутри трубок с адсорбентом проложены металлические трубочки, по которым движется теплоноситель.
Между стеклянной трубкой большого диаметра и трубкой с аккумулирующим тепло веществом создан вакуум, который препятствует утечке тепла из адсорбента в атмосферу.
КПД такой установки самый высокий среди всех типов солнечных коллекторов. Исходя из мощности устройства производят расчет его необходимой площади для нагрева теплоносителя.
Воздушный коллектор для обогрева дома
В таком устройстве в качестве теплоносителя используется воздух, циркуляция которого осуществляется как естественным способом, так и при помощи вентилятора. Как правило, воздушный коллектор используют исключительно для обогрева в период межсезонья небольших дачных построек, так как такая конструкция имеет достаточно низкий КПД. Кроме того, для нагрева воды и создания горячего водоснабжения дома эта установка не подходит, поэтому используется нашими соотечественниками крайне редко.
Несмотря на низкую эффективность воздушный поглотитель имеет два достоинства: простую конструкцию и отсутствие теплоносителя (воды), а вместе с ней и коррозии, течей, проблем с замерзанием и пр.
Создание солнечного коллектора своими руками
Для создания плоского поглотителя солнечного тепла потребуется достаточно сложный расчет необходимой площади теплообменника, объема емкости и длины контура. Самостоятельный расчет требует соответствующих знаний, опыта и исходных данных. Для упрощения задачи вам будет представлено три основных типоразмера гелиосистемы:
- объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
- объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
- объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.
Инструкция по самостоятельной сборке.
Короб
Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.
Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.
Приклеить утеплитель по всей площади короба.
Сборка
Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.
Изготовление аккумулятора тепла
Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.
Утепление
Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.
Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».
Монтаж
Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.
Запуск системы
Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.
Источником альтернативной энергии являются гелиоколлекторы, прогревающие воду за счет солнечного света. Это дорогостоящее оборудование, но позволяет экономить до 60% электроэнергии не только летом, но и в зимний период. Существуют варианты, как сделать солнечный водонагреватель своими руками. Водонагревательные гелиосистемы используют в бытовых условиях для обеспечения дома горячей водой, отопления, подогрева воды в бассейне и т.д.
Солнечные водонагреватели для дома
Гелиосистема нагрева воды состоит из:
- Коллектор. Представляет собой совокупность труб небольшого диаметра. Проходя по ним, вода успевает прогреться солнечным светом.
- Электронасос, создающий давление воды в системе. Некоторые модели работают за счет естественных сил гравитации.
- Система трубопроводов.
- Накопительный бак для прогретой воды. Целесообразно устанавливать, когда велика вероятность частой смены погодных условий. Бак сохранит горячую воду на следующий (пасмурный) день Предусмотрен не во всех моделях. Кроме того, внутри накопительной емкости может устанавливаться электроТЭН, чтобы подогревать воду до нужной температуры в пасмурные дни. Даже в этом случае наблюдается значительная экономия электричества.
Типы водонагревательных систем:
1.По подаче воды:
- активные – вода подается электронасосом;
- пассивные – подается естественным путем.
2.Структура контура (у активных модификаций):
- с открытым контуром, в котором непосредственно циркулирует жидкость, использующаяся для горячего водоснабжения;
- с закрытым контуром (заполняются антифризом, другой жидкостью, позволяющей использовать водонагреватель при минусовой температуре. Циркулирует внутри змеевика, прогревая жидкость внутри накопительного резервуара).
3.Способ прогревания воды:
- накопительные (вода прогревается в емкости);
- проточные (течет по протяженной системе труб теплообменника, прогреваясь солнечным теплом).
Накопительный водонагреватель
Отличительная особенность – наличие накопительной емкости, где вода прогревается теплообменником, который может быть заполнен антифризом, так как это вещество не замерзает при минусовой температуре.
Вещество постоянно циркулирует по гелиосистеме. Наружный контур сооружен довольно протяженным, чтобы жидкость успевала прогреться, проходя через него. Нагретое вещество поступает во второй контур, расположенный внутри накопительного бака, отдает тепло воде, затем, охлажденное, возвращается обратно. При помощи такой циркуляции постоянно прогревается вода для отопления, системы горячего водоснабжения.
Объем резервуара варьируется в зависимости от нужд, требований. Также внутри бака может располагаться дополнительный электроТЭН, либо второй прогревающий контур (от электро-, газоснабжения). Предназначен для вспомогательного подключения в случаях, когда солнечного света недостаточно для отопления дома, прогрева воды до нужной температуры.
Накопительная гелиосистема своими руками
При наличии необходимого оборудования, материалов вполне под силу сделать накопительный нагреватель воды самостоятельно. Как правило, такие устройства широко используются на дачах в летний период для обустройства летнего душа. При должной доработке их можно трансформировать до уровня полноценной гелиосистемы, обеспечивающей дом отоплением, горячим водоснабжением.
Материалы:
- емкость большого объема, либо несколько поменьше. Главное, чтобы общий объем жидкости был достаточным для обеспечения нужд;
- металлопластиковый трубопровод;
- запорная арматура;
- металлокаркас для монтажа системы.
Изготовление:
- В нижней части емкости просверливается отверстие строго по внешнему диаметру металлопластиковой (или любой другой) трубы.
- Бак соединяется с трубой, место соединения надежно герметизируется.
- Вверху прорезается проем для заполнения резервуара водой.
- Для контроля за наполнением можно установить датчик, либо простую поплавковую систему.
- Предусмотреть выход для воздуха, вытесняемого водой при нагревании.
- Окрасить баки черным цветом для быстрого прогревания воды.
- Сделать металлический каркас для крепления емкостей. Часто устройство размещают повыше, например, на кровле строения.
- Подвести трубопровод непосредственно к месту использования.
Данное устройство можно использовать для летного душа, в жаркую погоду будет довольно быстро прогревать воду до комфортной температуры.
Проточный нагреватель воды
Представляет собой гелиосистему, внутри которой вода циркулирует по открытому контуру. Прогревается солнечной энергией, пока проходит через теплообменник. Внутри алюминиевой рамы располагается медный контур. Снизу он теплоизолирован, сверху покрыт светопоглощающим материалом. Покрывается закаленным стеклом с большим светопропускным показателем.
Конструкция размещается под наклоном 35-45⁰ для максимального поглощения световой энергии. В зимнее время в наших широтах наклон рекомендуется устанавливать в 60⁰.
Может оснащаться аккумулирующим баком, в котором накапливается горячая вода. Это будет актуально при смене погоды на более облачную, когда закрыт доступ к солнечному свету. Гелиосистему проточного типа можно сделать самостоятельно.
Как сделать самостоятельно проточный гелиоколлектор
Рассмотрим несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечного водонагревателя проточного типа.
Материалы:
- резиновый садовый шланг;
- деревянный каркас;
- утеплитель;
- теплопоглощающий материал;
- стекло.
Инструкция:
- Бухта шланга скручивается по спирали, закрепляется в таком положении.
- Под необходимое количество таких теплообменников изготавливается деревянный каркас.
- Дно устилается утеплителем (пенопласт, минвата).
- Сверху покрывается темным материалом, он должен быть матовым, так как глянцевый или зеркальный будет отражать солнечные лучи.
- На темную поверхность укладываются бухты шлангов, закрепляются. Их также желательно окрасить в черный цвет.
- Внутри рамы просверливаются отверстия по диаметру шлангов для входов/выходов горячей/холодной воды.
- Сверху на деревянное основание укладывается стекло, закрепляется герметиком.
- Система подключается к водопроводу.
Также вместо резинового шланга может использоваться контур из медных труб, радиатор охладительной техники и т.д. Принцип конструкции остается прежний.
Водонагреватель для бассейна
Водонагревательную гелиосистему можно использовать для обогрева воды в бассейне. Несмотря на то, что он зачастую находится под открытым небом, вода в нем прогревается до комфортной температуры только в особенно жаркие дни. В остальное время прогреть бассейн поможет солнечный коллектор, подключенный к системе водоснабжения бассейна. Также данный вариант подходит для обогрева закрытых плавательных сооружений.
Гелиоустановка может быть собранной на производстве либо вручную. К тому же ее можно использовать зимой в ясную погоду.
Схема сборки водонагревателя для бассейна такая же, как и приведенная выше. Отличие – более крупные размеры. Для установки устройства рекомендуется подготовить специальную площадку, выложенную тротуарной плиткой, либо забетонированную. Она придаст большую устойчивость большой конструкции.
Готовый водонагреватель устанавливается на площадку. Патрубок для холодной воды опускается на дно бассейна с одной стороны. Выход для прогретой воды размещается на противоположной стороне. Электронасос подключается к системе для принудительной циркуляции жидкости. Также можно установить обратный клапан, дополнительные краны, патрубок для стравливания пара.
Во время использования бассейна гелиоустановку следует отключать для обеспечения безопасности. Средняя температура воды составит 30⁰ С, температура на выходе из коллектора – 75⁰ С.
Преимущества и недостатки
Преимущества водонагревательной гелиосистемы своими руками:
- Невысокая стоимость.
- Возможность собрать конструкцию самостоятельно.
- Использование бесплатной солнечной энергии.
- Экономия электроэнергии в теплое время года до 60%.
- Подогрев воды, отопление дома на местности, где не подведены коммуникации.
- При правильной организации возможно круглогодичное использование.
Недостатки:
- Зависимость от погодных условий.
- Невозможность функционировать в межсезонье.
- При установке в местности со сменным климатом рекомендуется дополнительный источник подогрева.
- Невысокая производительная мощность.
- Оборудование места для установки.
- Для принудительной циркуляции жидкости в системе необходим электронасос, что приводит к дополнительным затратам.
Как источник альтернативной энергии водонагревательная гелиосистема значительно экономит расходы на электроэнергию, газоснабжение, покупку жидкого, твердого топлива и т.д. Подобную установку можно сделать самостоятельно при необходимом наборе материалов, инструментов. Это значительно сократит потребление других энергоресурсов, за которые приходится платить.
Гелиоустановка также эффективна в холодное время года, если соблюдать правила монтажа. В ясную погоду она будет так же накапливать солнечное тепло, прогревая воду. Главное, качественно утеплить трубопровод, накопительную емкость.
Друзья! Еще интересные материалы:
Несколько причин купить газовые водонагреватели проточного типа