Как сделать солнечный коллектор своими руками? Солнечные коллекторы своими руками
Солнечный коллектор своими руками - как изготовить устройство? Подробная инструкция
Солнечный коллектор используется для поглощения энергии солнечного излучения, чтобы в дальнейшем она была концентрирована, преобразована и использована человеком.
Выработанная энергия применяется для:
- Обеспечения нагрева воды и запуска систем отопления жилых помещений.
- Обеспечения в бассейнах различного типа постоянно теплой водой.
- Обогрева теплиц.
- Для нагревания технологической воды, используемой в промышленности.
Принцип работы и область применения
Принцип действияЦиркуляция его может быть естественной и принудительной.
Коллекторы используются в различных странах с любым климатом.
Область применения их достаточно велика:
- Для дач, коттеджей и частных домов.
- Различных производственных комплексов, независимо от рода деятельности и масштаба.
- На автомойках, станций автозаправок.
- В детских и медицинских учреждениях.
- На объектах железнодорожного транспорта.
- В гостиничных, торговых и развлекательных комплексах.
- В заведениях общепита и офисах.
Преимущества и недостатки
Коллекторы имеют большой ряд преимуществ, к ним можно отнести:
- Снижение расходов на обслуживание отопительной системы дома, и обеспечение его горячим водоснабжением.
- Возможность получения обогрева дома и горячей воды при перебоях и временном отсутствии электроснабжения и подачи газа.
- Снижение нагрузки на отопительную систему, вследствие чего происходит увеличение ее срока службы.
- Экономия природных ресурсов и сохранение экологии.
- Экологичность системы не оказывает негативного воздействия на человека.
Минусом можно назвать довольно высокую стоимость и непростой монтаж этого оборудования.
Виды
Можно выделить два вида этих устройств. Каждому из них свойственны определенные характеристики и принципы действия.
Плоский коллектор
Подобные коллекторы изготовляются в виде панели, размером до 2,5 метра, в центре которой помещается поглощающая пластина. Изготавливается она из теплопроводящих металлов, медь или алюминий самые используемые для этого. На нее нанесено покрытие, которому свойственно наличие низкого коэффициента излучения.
Это требуется для наибольшего преобразования солнечных лучей в виде тепловой энергии, при этом, в окружающую среду ее выход должен быть минимальным. Этот абсорбирующий слой соединяется с трубками. Именно по ним происходит циркуляция чаще всего пропилен-гликоля, который выступает в качестве теплоносителя.
Также, может использоваться антифриз или же вода. Под трубками расположен теплоизоляционный слой. Над поглотителем находится специальное защитное гелиостекло. Ему характерно минимальное содержание железа для наибольшей пропускной способности, а корпус усилен листовой сталью с теплоизоляцией или алюминием.
Используется этот вид для монтажа на скатных или же плоских крышах. Но его можно монтировать в любом месте и положении. Этот вид наиболее распространен и получил широкое использование для отопительных систем и для нагрева воды.
Трубчатый (вакуумированный)
Состоит он из отдельных трубок. Число их может быть от 5 до 30 штук. Каждая, из трубок по принципу действия представляет собой миниколлектор. Все они объединены в одну панель.
Внутри трубки находится еще одна такая же деталь меньшего размера. Между ними создан вакуум. Верхняя часть состоит из гелиостекла и выполняет функцию защиты. В нее встроена пластинка поглотителя, состоящая из меди или алюминия. Меньшая трубка находится под пластиной, в ней происходит циркуляция теплоносителя. Вакуум в этом случае играет роль теплоизолятора.
Такой солнечный коллектор действует значительно эффективней по сравнению с плоским, в условиях низких атмосферных температур. Но стоимость их значительно выше.
Трубчатый коллектор в свою очередь бывает двух видов, отличных по конструкции. Различают тип с тепловой трубой и прямоточный. Преимуществом первого типа можно назвать сохранение эффективной работоспособности при температуре до -30 градусов Цельсия, а в некоторых случаях даже до -40.
Отличительными особенностями прямоточного коллектора является возможность его монтажа в любом положении, а также минимальные теплопотери при работе.
Как сделать своими руками?
Этот прибор для экономии энергии можно изготовить собственными руками. Вариантов исполнения в этом случае существует немало. Например, его можно сделать из оконной рамы, старого электрического бойлера, холодильника, и даже пластиковых бутылок.
Рассмотрим один из наиболее простых коллекторов, изготовленных при помощи деталей старого холодильника. Осуществлять такой коллектор будет подогрев воды для технических нужд.
Необходимые материалы и инструменты
Материалы:
- Конденсатор, снятый со старого холодильника.
- Брусья из дерева, 5/5 см.
- Резиновый коврик.
- Стекло (подойдет от оконной рамы).
- Лист фольги.
- Шурупы, гвозди.
- Скотч.
Инструменты:
- Молоток.
- Шуруповерт.
Перед проведением работ, змеевик от холодильника необходимо промыть с использованием моющего средства и проточной воды. Это надо для его очищения от фреонового масла.
Далее, необходимо следовать инструкции:
- В качестве задней стенке крепится резиновый коврик.
- На дно каркаса с внутренней стороны надо уложить слой плотной фольги или фольгированного тонкого звуко- и теплоизоляционного материала.
- Все щели, где происходит соединение фольги и корпуса, проклеить скотчем.
- Для наибольшей жесткости и надежности, с обратной стороны коллектора прибить укрепляющие брусья.
- В каркасе проделать отверстия, необходимые для вывода трубок змеевика.
- Теплообменник крепится на тех же держателях, которые были сняты вместе с ним с холодильника.
- Сверху накрыть стеклом подходящего размера. Герметизацию произвести при помощи скотча.
- В каркас вкрутить несколько шурупов с внутренней стороны, которые будут препятствовать сползанию стекла.
- Коллектор необходимо поставить под углом и для естественной конвекции загнуть верхнюю трубку вверх. Накопительный бак при этом должен находиться выше уровня коллектора.
- Если обе трубки опустить вниз, то понадобится принудительная конвекция. Осуществить ее можно при помощи небольшого аквариумного насоса. При таком устройстве, расположение бака не будет иметь значения.
Для увеличения эффективности самодельного коллектора, можно использовать автомобильный радиатор, заменив им конденсатор.Испытания показали, что этот агрегат способен за два часа работы нагреть около 20 литров воды на 20 градусов. Температура окружающей среды при эксперименте составляла +25 градусов Цельсия.
Конечно, такое устройство имеет низкое КПД и вероятность выхода из строя из-за завоздушивания теплообменника, но тем не менее, оно приносит определенную пользу.
Поскольку, солнечные коллекторы имеют эффективность, которая зависит от отражающей способности и поглощающей особенности материала, для увеличения этих особенностей были придуманы специальные покрытия.
Каждое из них подходит к определенному материалу, на который они будут наноситься. Есть покрытия для меди, алюминия и др. Нанесение их осуществляется довольно сложным способом, поэтому они не имеют широкого доступа.
Советы
- При выборе коллектора надо учитывать, что вакуумные его модели более хрупкие по сравнению с плоскими, но при повреждениях значительно проще починить первый вариант. Для этого потребуется всего лишь заменить вышедшие из строя трубки, когда как в плоском придется заменить всю абсорбирующую систему;
- Мощности, вырабатываемой с помощью одного коллектора, хватит для отопления нескольких жилых комнат и подогрева воды.
- Срок службы коллектора составляет до 30 лет. Но при покупке этого аппарата нужно учитывать, что вакуумный тип менее долговечен, по сравнению с другими.
- Установить это оборудование можно самостоятельно, используя инструкцию, которая прилагается к устройству. Процесс этот довольно трудоемкий и нелегкий, но позволяет сэкономить на затратах, необходимых для привлечения специалистов.
Солнечный коллектор своими руками
С проблемами обогрева жилых помещений и получения горячей воды приходится сталкиваться практически каждому владельцу частного дома. На сегодняшний день существует множество самых разнообразных систем, позволяющих с успехом решать упомянутые задачи. Отдельного внимания заслуживают альтернативные источники отопления, в частности коллектор, использующий в качестве топлива солнечную энергию. Такой агрегат предельно прост в сборке и выгоден в эксплуатации.
Солнечный коллектор своими руками
Основные сведения о самодельных солнечных коллекторах
Средний коэффициент полезного действия самодельных солнечных коллекторов достигает 50-60%, что является вполне хорошим показателем.
Профессиональные агрегаты имеют КПД порядка 80-85%, но нужно учитывать тот факт, что стоят они довольно дорого, а приобрести материалы для сборки самодельного коллектора может себе позволить практически каждый.
Мощности обыкновенного солнечного коллектора будет достаточно для подогрева воды и отопления жилых комнат.
В данном отношении все зависит от особенностей конструкции, которые определяются и просчитываются в индивидуальном порядке.
Сборка агрегата не требует наличия сложных в обращении и труднодоступных инструментов и дорогостоящих материалов.
Солнечный коллектор
Инструменты для самостоятельной сборки солнечного коллектора
- Перфоратор.
- Электродрель.
- Молоток.
- Ножовка.
Существует несколько разновидностей рассматриваемой конструкции. Они отличаются друг от друга эффективностью и итоговой стоимостью. При любых обстоятельствах самодельный агрегат будет стоить на порядок дешевле, чем заводская модель с аналогичными характеристиками.
Одним из наиболее оптимальных вариантов является вакуумный солнечный коллектор. Это наиболее бюджетный и простой в своем исполнении вариант.
Конструкция солнечного коллектора
Конструкция солнечного коллектора
Рассматриваемые агрегаты имеют довольно простую конструкцию. В целом система включает в свой состав пару коллекторов, аванкамеру и накопительную емкость. Работа солнечного коллектора осуществляется по простому принципу: в процессе прохождения солнечных лучей через стекло происходит их превращение в тепло. Система организована так, что выйти из замкнутого пространства эти лучи не в состоянии.
Установка функционирует по термосифонному принципу. В процессе нагревания теплая жидкость устремляется вверх, вытесняя оттуда холодную воду и направляя ее к источнику тепла. Это позволяет отказаться даже от применения насоса, т.к. жидкость будет циркулировать сама по себе. Установка накапливает энергию солнца и на протяжение продолжительного времени сохраняет ее внутри системы.
Компоненты для сборки рассматриваемой установки продаются в специализированных магазинах. По своей сути такой коллектор является трубчатым радиатором, установленным в специальную коробку из древесины, одна из граней которой выполнена из стекла.
Для изготовления упомянутого радиатора используются трубы. Оптимальным материалом изготовления труб является сталь. Подводка и отводка делаются из труб, традиционно применяемых при устройстве водопровода. Обычно используются трубы на ? дюйма, также хорошо подойдут изделия на 1 дюйм.
Решетка делается из труб меньшего размера с более тонкими стенами. Рекомендованный диаметр составляет 16 мм, оптимальная толщина стенок — 1,5 мм. Каждая решетка радиатора должка включать в свой состав 5 труб длиной по 160 см каждая.
Солнечные коллекторы
Важные нюансы сборки коллектора своими руками
Первый этап – сборка короба. Для сборки упоминавшегося ранее короба используются деревянные доски шириной порядка 12 см и толщиной 3-3,5 см. Днище выполняется из оргалита либо фанерного листа. Дно обязательно усиливается при помощи реек размером 5х3 см. Длину реек подбирайте по размерам днища.
Второй этап – утепление короба. Короб нуждается в качественном утеплении. Лучший и наиболее удобный в использовании вариант – плиты пенопласта. Также хорошо подойдет минеральная вата. Утеплитель укладывается на дно короба.
Третий этап – обустройство короба для радиатора. Уложенный утеплитель необходимо укрыть слоем оцинкованного листового металла. Для соединения радиатора и уложенного листа металла используются хомуты. Предварительно окрасьте трубу радиатора и металлический настил черной матовой краской.
Снаружи коробка окрашивается в белый, а стекло герметизируется при помощи специально предназначенных для таких задач составов. Это позволит минимизировать потери тепла. Соединение труб выполняется в стандартном порядке при помощи тройников, муфт, а также уголков. Применяемые при сборке коллектора трубы без особых усилий соединяются вручную.
Четвертый этап – подготовка аккумулирующего бака. За накопление тепла в рассматриваемой системе отвечает бак, емкость которого может находиться в пределах 200-400 л. Конкретный объем подбирайте с учетом вашей личной потребности в воде. Бак можно сделать из бочки. Если найти подходящую бочку не удастся, используйте трубы.
Бак нуждается в утеплении. Лучше всего установить его в короб из фанерных листов или деревянных досок, а пространство между стенками коробки и емкости заполнить опилками, пенопластом или другим теплоизоляционным материалом.
Пятый этап – подготовка аванкамеры. В состав рассматриваемой системы входит агрегат под названием аванкамера. Главной функцией этого приспособления является нагнетание постоянного избыточного давления, требуемого для полноценной работы системы на основе солнечного коллектора. Аванкамера изготавливается из подходящей емкости на 35-45 л. Прекрасно подойдет бидон. Дополнительно агрегат комплектуется подпитывающим устройством для автоматизации работы.
Поэтапное руководство по сборке агрегата
Схема циркуляции теплоносителя
Первый этап – установка накопителя и аванкамеры. Упомянутые агрегаты размещаются на чердаке дома. Убедитесь, что потолок в месте установки сможет выдержать вес емкостей с водой. Установите аванкамеру рядом с накопителем. Сделайте это так, чтобы уровень жидкости в аванкамере был выше уровня воды в накопительной емкости примерно на 100 см.
Второй этап – выбор места для установки солнечного обогревателя. Агрегат закрепляется на южной стене строения. Важно выдержать правильный уклон обогревателя к горизонту. Оптимальным считается значение в 45 градусов. Коллектор необходимо прикрепить к дому так, чтобы солнечные панели выглядели как продолжение кровли.
Третий этап – соединение отдельных элементов. Для выполнения этой задачи вам нужно купить дюймовые и полудюймовые стальные трубы. Полудюймовые вы будете использовать для соединения высоконапорных элементов системы – от места ввода воды до аванкамеры. Дюймовые трубы применяются в низконапорной части.
Важно, чтобы соединения были герметичными, воздушные пробки в данном случае недопустимы.
Предварительно трубы необходимо покрасить в белый или другой светлый цвет. Поверх краски закрепляется слой теплоизоляционного материала. В данном случае оптимально подойдет поролон. Поверх утеплителя наматывается слой полиэтилена, а затем тканой ленты. В завершении трубы снова окрашиваются в белый цвет.
Солнечный коллектор
Четвертый этап – заполнение системы жидкостью. Воду нужно подавать через специальные дренажные вентили, установленные внизу радиаторов. Это позволит избежать образования воздушных заторов. Когда из дренажа начнет течь вода, операцию можно считать завершенной.
Пятый этап – подключение аванкамеры. Данный агрегат необходимо подключить к водопроводному вводу. После подсоединения следует открыть расходный вентиль. Вы увидите, что количество воды в аванкамере начнет уменьшаться.
Преимуществом подобного солнечного коллектора, собранного своими руками, является то, что он сможет подогревать воду даже при пасмурной погоде.
Ночью температура воздуха становится ниже температуры подогретой воды. В подобных условиях коллектор начнет обогревать окружающую среду и в целом работать в обратном режиме. Чтобы этого избежать, система комплектуется вентилем, позволяющим предупреждать возможность обратной циркуляции. Достаточно будет попросту перекрыть этот вентиль вечером, и энергия сохранится в системе.
При недостаточно высокой теплопроводности коллектора ее можно повысить путем добавления секций. Конструкция позволит вам сделать это безо всяких затруднений.
Можно конечно искусственно регулировать направление солнечных панелей по отношению к Солнцу, подкладывая под коллектор дополнительные конструкции
Таким образом, в самостоятельной сборке солнечного обогревателя нет ничего сложного. Больших денежных вложений такая работа тоже не требует, однако настоятельно рекомендуется покупать только высококачественные материалы от известных производителей. Подойдите к работе с максимальной ответственностью, не нарушайте приведенные рекомендации, и вы получите отличный источник тепла и горячей воды, работающий на бесплатной энергии. Удачной работы!
Видео – Солнечный коллектор своими руками
tolkostroyka.ru
Солнечные коллекторы для отопления - как сделать самому
В отличие от запасов жидкого, газообразного, твердого топлива ресурсы солнечной энергии неистощимы. Использование поставляемого солнцем излучения не наносит вреда многострадальной окружающей среде, не опустошает кошельки владельцев загородных коттеджей. Для применения бесплатного подарка природы можно приобрести готовую установку или сделать продуктивные солнечные коллекторы для отопления самостоятельно из подручных средств и недорогих, зачастую «бросовых» материалов.
Мощность достигающего земной поверхности потока солнечного света в средних широтах по усредненным данным NASA составляет примерно 1-1,2 кВт, приходящихся на м² площади. Это относительный параметр, зависящий от облачности, климатических условий, рельефа местности, времени года, от направления солнечного потока и еще от массы обстоятельств. При грамотном применении солнечной энергии она способна обеспечить теплом и горячей водой автономное загородное здание.
Солнечный коллектор для отопления, схема устройства и функционала
Несмотря на конструктивные различия гелиоустановок, применяемых в качестве обогревателей и аккумулирующих энергию солнца систем, функции у них аналогичны. Они предназначены для сбора и преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Даже в пасмурный день коллекторные системы проявляют чудеса продуктивности, а в жаркий полдень установки поставляют до 1500 кВт.
[include title="РСЯ - в записи"]
Принцип действия основан на применении законов физики. Солнечные лучи, попавшие в замкнутое пространство, перерабатываются в тепловую энергию и накапливаются, не имея возможности выйти обратно. С учетом частичной потери энергии в самом коллекторе, в трубах и в аккумуляторе тепла оборудование со среднестатистическим КПД, составляющим приблизительно 60%, все равно представляет собой достойную альтернативу обычным схемам отопления.
Принцип действия солнечных коллекторов
Обратите внимание. В северных европейских регионах работа солнечных коллекторов, оборудующих практичное архитектурное нововведение «солнечные дома», покрывает 50% потребности автономного строения в тепловой энергии. Дополняют их камины, печи, перерабатывающие древесину. Для стимуляции работы термических гелиоустановок, снабжающих теплом солнечные дома (здания, ориентированные по сторонам света), применяются насосы. Потребляют насосы не более 400 кВт/часов ежегодно.
Типы обогревательных систем — «солнечные коллекторы» ↑
- Воздушные гелио коллекторы-концентраторы, принцип действия которых базируется на использовании физического явления «парниковый эффект». Проникающее сквозь светопроводящий материал (ПВХ пленку, поликарбонатную плоскость, стекло) инфракрасное излучение поглощается теплоприемником. Получивший энергетический заряд теплоприемник передает тепло воздуху под стеклом. Нагретая воздушная масса используется для отопления.
- Подвижные аккумуляторно-преобразующие солнечные системы, ориентируемые на солнечный источник энергии. Среди них есть установки, оснащенные поворачивающимися вслед за движением солнца зеркалами. Есть оборудование, полностью совершающее развороты и коллекторы, подвижными частями которых являются нагревательный элемент и зеркало. Эффективно использующие прямое и рассеянное излучение подвижные коллекторы не слишком востребованы из-за дороговизны.
- Плоские гелио-устройства. Представляют собой застекленный черный ящик, собирающий направленные под углом 30-35º лучи. Время работы их ограничено продолжительностью солнечного дня, на продуктивность влияет площадь принимающей излучение поверхности, вертикальное или наклонное расположение. Это дешевая, потому самая распространенная разновидность.
Эффективный солнечный коллектор трубчатого типа
- Трубчатые солнечные коллекторы. Устройства представляют собой черные трубки, наполненные теплоносителем, циркуляцию которого стимулирует разница температур коллектора и нижней (холодной) зоны накопителя. У круглых элементов в отличие от деталей плоских систем больше площадь поглощающей свет поверхности.
- Вакуумные солнечные коллекторы – одна из разновидностей трубчатых устройств. Их конструкция состоит из стеклянной трубки с расположенной внутри еще одной, но уже черной трубкой с теплоносителем. Между прозрачной оболочкой и черной трубкой вакуум, выполняющий функцию теплоизоляции.
Схема работы вакуумного гелиоколлектора:1. трубки с жидкостью (вода, антифриз)2. теплоизоляционный корпус3. отражатель4. рама жесткости5 и 6. баки для холодной и горячей воды
- Коллекторы-концентраторы солнечного излучения. Их оборудуют рефлекторами, осуществляющими фокусировку солнечных лучей с максимальной площади. Концентрирующие солнечную энергию зеркала и отражатели увеличивают мощность и плотность получаемого установкой потока, за счет чего появилась возможность сократить площадь принимающего солнечное излучение элемента. С целью повышения результативности данное оборудование оснащается устройствами слежения за траекторией солнца.
Простейший солнечный коллектор для дачников – бочка ↑
Сделать его можно из обыкновенной оцинкованной тары для жидкости с объемом 100 — 200 л, расположить которую нужно на крыше. Если самодельный аппарат установить на южной стороне кровли, покрытой блестящим металлическим листом, производительность элементарной установки позволит получать около 100 л воды, нагретой до 60º . Бочка лучше других агрегатов освещается солнечными лучами, а за счет минимальной площади теплообмена с воздухом обладает КПД, равнозначным фабричным установкам.
[include title="РСЯ - в записи"]
К минусам бочек относят возможность использования лишь в экологически чистых регионах, удаленных от фабрик, транспортных магистралей, аэропортов. Данный самодельный агрегат малоэффективен в зимнюю пору, теряет много тепла в ветряную погоду.
Соорудить весьма эффективную гелиоустановку можно из змеевика старенького холодильника. Мастеру потребуются также фольга, рейки для изготовления каркаса, стекло и резиновый коврик. Нужна будет емкость для воды (бак, бочка) и трубы для слива ее и подачи, вентили.
Гелиосистема, сделанная собственными руками
- Вокруг змеевика, избавленного посредством тщательного промывания от следов и остатков фреона, сооружается каркас из реек. Привести точные размеры каркаса невозможно, так как это зависит от габаритов основного рабочего узла самодельного устройства, то есть от марки вышедшего из строя холодильника. Размеры коврика подгоняются под периметр каркаса, среди реек которого змеевик должен свободно располагаться.
- На дно каркаса, выполненное из резинового коврика, укладывается слой фольги.
- Затем змеевик фиксируют внутри сколоченной конструкции с помощью хомутов, снятых все с того же холодильника. Крепление хомутов выполняют винтами.
- В стенках конструкции необходимо проделать отверстия для выхода трубок змеевика.
- Дно самодельной гелио-котельной желательно укрепить рейками. Их нужно прибить с обратной стороны конструкции.
Днище гелиоколлектора желательно укрепить дополнительными рейками
- Сверху крепиться стекло. Вырезать его можно из старой рамы. Фиксируют стекло скотчем по периметру, можно продублировать крепеж для успокоения совести парой шурупов.
Совет. Обработка стыков герметиком повысит продуктивность самодельного солнечного коллектора.
Собранную собственными руками солнечную «котельную» устанавливают на обращенной к югу стороне кровли (возможны варианты в 15-20º). Приоритетный угол наклона 35 градусов, потому что такой уклон предотвратит скопление осадков на стекле коллектора. Устройство можно расположить в доме или во дворе, сделав для него специальные наклонные опоры.
Схема монтажа самодельного солнечного коллектора:1. труба для поставки нагретой воды2. вентиль, предназначенный для сброса давления3. трубопровод для забора горячей воды4. запорная арматура5. вентиль для подпитки6 и 7. трубопровод для холодной воды8. вентиль для разгрузки (слива)
Коллектор нужно соединить трубопроводом с предназначенной для сбора горячей воды емкостью-накопителем. По трубе нагретая в коллекторе, менее плотная вода самостоятельно перемещается в накопитель. Обычно это бочка или бак, водруженный на крышу или установленный на земле. Емкость закрывают крышкой, оборудованной вентилем для сброса давления. Вторая труба с запорным вентилем выходит из накопительной емкости, она поставляет холодную воду из бочки в коллектор.
В этой замкнутой элементарной системе вода циркулирует, попеременно охлаждаясь и нагреваясь. Нагретая вода с меньшей плотностью перемещается в бочку, из нижней части накопителя более плотная холодная жидкость возвращается в коллектор.
Кроме ощутимого сокращения расходов на отопление у самодельных солнечных коллекторов есть еще одно веское преимущество: их можно сделать из «бросовых» материалов, заплатив сущие копейки за то, чего не оказалось в запасе. Они не требуют профессионализма от мастера, не нуждаются в излишне усердном обслуживании. В случай поломки любой элемент можно без осложнений заменить.
stroy-aqua.com
