Делаем простой солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция. Как изготовить солнечный водонагреватель своими руками Подогрев душа от солнца своими руками

В последнее время все более актуальными становятся нетрадиционные способы обогрева помещений. Люди стремятся найти более эффективный и дешевый способ обогрева своего жилища. Одним из таких методов является использование энергии солнца.

Солнечный обогрев для дома

Сегодня для трансформации солнечной энергии в тепловую используют специальные коллекторы. О том, как с помощью таких приспособлений можно обогреть свой дом, расскажет наша статья.

Гелиосистема и ее достоинства

Отопление домашних помещений солнечными коллекторами позволит существенно снизить затраты, которые раньше тратились на традиционный способ обогрева дома с помощью батарей. Гелиосистемы, состоящие из таких батарей, обладают массой достоинств:

• солнечная энергия бесплатная. Конечно, потратиться придется на создание системы и подключению ее к дому. Но экономия будет заметна сразу же по наступлению холодов;
• данная система является экологически чистой и не наносит вред окружающей среде;
• она сохраняет природные ресурсы, такие как уголь и природный газ;
• является эффективным решением энергетической проблемы для дома;
• солнечный коллектор способен обеспечивать эффективное отопление дома при смешанном использовании с другими системами;
• длительный срок эксплуатации;
• система является автономной, что позволяет избавиться от зависимости со стороны коммунальных предприятий. Особенно автономное отопление актуально для частных домов;
• безопасная эксплуатация;
• возможность сделать своими руками;
• эстетичный внешний вид;
• наличие возможности выбирать коллектор по параметрам.

Солнечные коллекторы

Задумываться об установке своими руками гелиосистемы для дома стаит, если в районе проживания на протяжении года насчитывается достаточное большое количество солнечных дней.
Чтобы получить все перечисленные выше преимущества от отопления дома или дачи солнечными коллекторами, следует знать:

• наличие качественного утепления домашних помещений;
• можно сочетать отопление с помощью солнечной энергии с другими вариантами обогрева: газовое и электрическое;
• для регионов с низкой инсоляцией (солнечным потоком) необходимо правильно рассчитать то, какую площадь должен иметь коллектор;
• обязательно нужно соблюдать правила монтажа. В противном случае система будет функционировать некорректно;

Обратите внимание! Коллекторы следует устанавливать под углом, равному географической широте данного района. В таком положении они имеют максимальную эффективность.

Правильный вариант установки коллектора

• размещать солнечные батареи нужно с южной стороны, так как максимальная интенсивность инсоляции будет наблюдаться в середине дня;
• установленные батареи не должны затеняться соседними постройками или деревьями.

Если система отопления дома с помощью солнечных коллекторов была организована своими руками, то в зимний период угол наклона их поверхности нужно будет слегка увеличить. Но в таком случае в летний период эффективность батарей несколько уменьшится. Однако на фоне переизбытка освещения этот факт останется незаметным.

Разнообразие установок

Прежде чем приступать к созданию своими руками гелиосистемы отопления для дачи и дома, нужно выяснить, какие батареи вообще существуют. На сегодняшний солнечный коллектор бывают следующих видов:

• вакуумный. В конструкции такой батареи между оболочкой агрегата и телом нагрева присутствует вакуум. С помощью такого приспособления можно подогреть воду до 300 градусов. Минусом здесь является невозможность проводить самостоятельную чистку от снега и инея;

Вакуумный коллектор

• плоский. Внешне такой коллектор имеет вид прозрачной внешней панели. Внутри солнечной батареи такого типа размещаются трубки, а задняя часть оснащена теплоизолятором. Теплопотери здесь больше, однако конструкция легко собирается своими руками. Кроме того ее можно самостоятельно очищать от намерзшего снега и льда. Нагревает воду до 200 оС. К минусам следует отнести наличие большой нагрузки на фиксаторы устройства при сильном ветре, так как батарея имеет плохообтекаемую форму;

Плоский коллектор

• воздушный. В качестве носителя тепла здесь выступает воздух. Такие батареи легко можно сделать своими руками. Но основным минусом здесь является невозможность использовать устройство для нагрева воды, а также низкий КПД прибора;

Воздушный коллектор

• трубчатый. Агрегат такого типа состоит из четырех трубок, заполненных базовым теплоносителем. Его циркуляция осуществляется за счет разницы температуры батареи с ее нижней зоной. Для таких приборов характерна большая плоскость поверхности;

Трубчатый коллектор

• подвижная система, применяемая для обогрева дома солнечной энергией. Это специально разработанные установки, которые могут поворачиваться за движением солнца. На сегодняшний день существуют различные модели, способные на поворот различных своих частей.

Подвижные солнечные батареи

Несмотря на различное строение, принцип функционирования солнечных коллекторов будет практически идентичным.

Принцип функционирования устройств

Отопление дома с помощью самодельных солнечных батарей осуществляется на основе простейших законов физики. Согласно одного из них, жидкость, имеющая большую плотность, естественным путём будет вытеснять менее плотную. Данный принцип функционирования применяется для отопительных систем, работающих на естественной циркуляции главного носителя тепла.

Принцип функционирования солнечного коллектора

Нагрев носителя тепла имеет следующий вид:

• теплоноситель в трубках нагревается солнечными лучами;
• тепло, полученное таим образом, накапливается в тепловом аккумуляторе.

Наиболее часто в роли теплоносителя выступает вода, нагреваемая лучами солнца. Вода находится в вертикальном змеевике. При нагреве вода в таком устройстве подымается вверх. Далее она поступает в емкость. Из нее будет вестись забор жидкости.
Для эффективной работы солнечной батареи необходимо добиться процесса естественной циркуляции жидкости. В ситуации, когда теплоноситель остыл, он должен вернуться в коллектор для прохождения повторного цикла подогрева.
Чтобы процесс нагрева воды не прекращался, нужны дополнительные приспособления – насосы.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

На сегодняшний день существует несколько способом сборки солнечного обогревателя своими руками. Рассмотрим наиболее популярные способы сборки.
Первый вариант. Здесь нужна оцинкованная тара для воды. Она должна иметь объем примерно 100-200 литров. Технология создания солнечной батареи имеет следующий алгоритм:

• располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
• поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
• поверх него кладем трубы;
• подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.

Вариант солнечного самодельного коллектора

С помощью такой батареи 100 литров воды можно нагреть на 60 градусов. Такая установка имеет высокий КПД. Но в зимнее время такой агрегат будет не эффективным.
Второй вариант сборки. Для создания такого типа коллектора вам понадобятся:

• стальные коробки;
• несколько плоских стальных радиаторов;
• стекло;
• металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

• стальные коробки монтируются на крыше;
• туда укладываются радиаторы;
• сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
• трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
• обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
• на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
• ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
• внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

• любой теплоизоляционный материал;
• деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
• сетка из металла черного цвета;
• дефлектор;
• прозрачный лист поликарбоната;
• несколько вентиляторов

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

• сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
• для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
• на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
• вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
• затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
• сверху устанавливаем прозрачный лист.

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:

1. Приемник - пластина, окрашенная в черный цвет, абсорбирующая тепло и передающая его теплоносителю.
2. 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:

Солнце - самый большой источник безопасной и бесплатной энергии. И если раньше люди не могли использовать её, то сейчас существуют технологии, помогающие обеспечить дом теплом и горячей водой только за счёт солнца. Использование коллекторов - экономически выгодный и доступный способ сделать загородный дом более комфортным. Нужно только правильно выбрать гелиоколлектор (или сделать самостоятельно), а потом внедрить его в существующую систему отопления.

Что такое солнечный водонагреватель

Коллектор (водонагреватель) - это прибор, который собирает энергию солнечных лучей и превращает её в тепло. Солнце нагревает находящийся в коллекторе теплоноситель, который дальше используется для устройства горячего водоснабжения и отопления или выработки электроэнергии.

Приборы, связанные с энергией солнца, правильно называть гелиоустановками или гелиоколлекторами (от имени древнегреческого бога солнца Гелиоса).

Современные солнечные водонагреватели могут быть сложными, но прибор для собственных нужд под силу изготовить самостоятельно любому владельцу частного дома. Главное - разобраться, для чего необходимо это устройство.

Три коллектора полностью обеспечивают потребности семьи в горячей воде и отоплении

Сфера использования гелиоустановок

В нашей стране словосочетание солнечный водонагреватель у многих всё ещё ассоциируется с чёрным баком на крыше будки летнего душа, но во всём мире эта технология успешно используется. Гелиоколлекторы распространены в южных регионах Европы. Жители частных домов в Италии, Испании и Греции по закону обязаны пользоваться солнечными водонагревателями. Не отстаёт от запада и Китай. Там солнечные водонагреватели устанавливают на крышах высоток и обеспечивают горячей водой все квартиры. В 2000 году в мире насчитывалось столько гелиоустановок, что собранные вместе они заняли бы более 71 млн м 2 . Почти 15 млн м 2 из них были бы европейскими.

Солнечные вакуумные коллекторы почти полностью занимают крыши китайских новостроек

Применяются такие приборы для горячего водоснабжения бытовых помещений и промышленных зданий, отопления частных домов, административных построек, цехов. Наиболее востребованы они в пищевой и текстильной промышленности, поскольку именно в этой сфере есть множество производственных процессов с использованием горячей воды.

В частном секторе на каждого человека из Германии приходится 0,14 м 2 площади солнечного коллектора, из Австрии - 0,45 м 2 , с Кипра - 0,8 м 2 , а из России - 0,0002 м 2 . Интенсивность солнечного освещения в России всего на 0,5 кВт*ч/м 2 меньше, чем на юге Германии. Это значит, что низкая популярность солнечных коллекторов в северных регионах обусловлена не географическими причинами.

С обширной системой коллекторов можно подогревать даже воду для бассейна

Виды солнечных коллекторов

Инженеры разработали плоские, трубчатые с вакуумом, концентраторы с параболоцилиндрическими отражателями, воздушные, солнечные башни и другие виды установок. Наиболее востребованными для бытовых целей остаются плоские и вакуумные водонагреватели.

Таблица: сравнительная характеристика плоских и вакуумных коллекторов

Особенности плоских солнечных водонагревателей

Устройство представляет собой панель, внутри которой расположены медные трубки с тёмным покрытием. В них нагревается вода, которая потом собирается в баке и применяется для ГВС (горячего водоснабжения). Если делать коллектор самостоятельно, то дорогостоящие составляющие можно заменить доступными материалами:

• вместо медных трубок можно взять стальные, полиэтиленовые или просто радиатор от старого холодильника;
• деревянный каркас способен стать заменой металлическому, хоть он и весит больше;
• хромированный поглотитель заменит обычная чёрная краска;
• в качестве защитной крышки неплохо послужит лист стекла или сотового поликарбоната, а утеплителя - пенопласт.

Главное - обеспечить герметичность панели, но для этого достаточно все швы заделать строительным силиконом. Основным недостатком таких приборов считается то, что нагретый теплоноситель излучает тепло в воздух и немного охлаждается до поступления в накопительный бак. Использование теплоизоляции и герметизация швов призваны бороться именно с этим эффектом.

Дорогостоящие детали промышленного коллектора можно заменить более дешёвыми аналогами, например, использовать вместо медных трубок стальные, а каркас прибора сделать деревянным

Если воду из плоского коллектора не забирать, в жаркий солнечный день она способна нагреться до 190–210 о С, что может привести к разрыву трубок с теплоносителем или соединительных элементов. Тем, кто пользуется солнечным водонагревателем от случая к случаю, важно установить накопительный бак, способный устранить избыточное давление в трубках. Ещё один вариант - в качестве поглотителя тепла использовать минеральное масло, а не воду. Его температура кипения выше, что снижает риск повреждения системы. В таком случае понадобится теплообменник, в котором масло будет передавать накопленное тепло воде без непосредственного контакта.

Плоские солнечные коллекторы дешевле и проще в изготовлении, но пригодны только для летней эксплуатации на даче или в качестве вспомогательного водонагревателя. Используйте их только для ГВС.

Особенности вакуумных коллекторов

Солнечные водонагреватели этого вида состоят из отдельных трубок, каждая из которых находится в безвоздушной среде. Такая конструкция позволила снизить теплопотери на пути от коллектора к накопительному баку и увеличить эффективность системы. Благодаря этому вакуумные коллекторы отлично работают в период смены сезонов (осень, весна) и зимой.

В вакуумных солнечных водонагревателях также используются медные трубки, поскольку этот материал обеспечивает хорошую теплопередачу и одновременно гигиеничность. Остальные элементы аналогичны: стекло (боросиликатное для лучшего пропускания тепла), под ним чёрный поглощающий слой, трубка с теплоносителем и подложка. Герметичность системы обеспечить проще, так как шов только один - соединение между трубкой и накопительным баком.

Холодная вода постепенно нагревается от поочерёдного контакта с горячими медными трубками. Тепло из вакуумной гелиоустановки отводится только так, поэтому важно обеспечить ему регулярный приток холодной воды, то есть использовать горячую на протяжении всего дня. Для увеличения стойкости системы в качестве теплоносителя в вакуумных солнечных коллекторах используется антифриз. Он хорошо переносит нагрев до 300 о С и не замерзает, когда в пасмурный день температура прибора снижается до -40 о С.

Для круглогодичного ГВС и отопления загородного дома необходим вакуумный солнечный коллектор. Он дороже, но эффективнее и надёжнее плоского.

Своими руками создать полноценный вакуумный солнечный коллектор невозможно: изготовление толстостенной трубки из боросиликатного стекла немыслимо в кустарных условиях. Поэтому более надёжным вариантом станет покупка заводских колб (предлагаются коаксиальные и перьевые разновидности) и сборка гелиоводонагревателя на месте. Но поскольку даже такая работа требует недюжинных слесарных навыков, лучше купить готовое изделие с гарантией от производителя.

В какую систему интегрировать солнечный водонагреватель

Чтобы горячая вода начала вытекать из крана, важно не только выбрать коллектор, но и создать для него целую систему из накопительного бака, соединительных труб, кранов и других элементов.

Типы циркуляции

Необходимо определить, сможете ли вы установить накопительный бачок выше уровня коллектора. От этого зависит, какой из двух типов циркуляции будет в системе.

1. Естественная циркуляция создаётся из-за разницы в плотности холодной и горячей воды . Нагретая жидкость стремится подняться, что и обуславливает такое расположение накопительного бака. Если крыша имеет сложную конструкцию, выберите хорошо освещённое место для размещения коллектора и поставьте бак под коньком.
2. Системы с принудительной циркуляций работают благодаря насосу, перекачивающему тёплую воду в подготовленный бак. При этом появляется возможность разместить элементы системы далеко друг от друга, например, поставить накопительный бак на чердаке или в подвале. Это лучше для экстерьера, требует меньше усилий на теплоизоляцию самого бака. Но трубы, ведущие от коллектора к резервуару, обязательно снабжаются теплоизоляцией, иначе есть риск растерять всё тепло по пути. Принудительная циркуляция требует использования электроэнергии, поэтому если на даче нет или часто пропадает электричество, такой вариант не подойдёт.

Если вы решили использовать в коллекторе масляный теплоноситель, предусмотрите насос для принудительной циркуляции. Иначе из-за низкого коэффициента расширения масла система просто не будет работать.

Выбор типа контура циркуляции

Распространены три типа систем:

1. С разомкнутым контуром. Это самый простой вариант для снабжения дома горячей водой. Его основное отличие в том, что теплоносителем в коллекторе обязательно является вода. Сначала она нагревается в трубках, потом поступает в накопительный бак, а дальше - непосредственно в кран на кухне или ванной комнате. То есть вода не циркулирует по кругу, а в разомкнутом контуре каждый раз нагревается новая порция.
2. Одноконтурная. Она предпочтительна, когда с помощью солнечного тепла предполагается отапливать дом или сделать более дешёвой эксплуатацию электрического отопления. Её отличие в том, что нагретая солнцем вода поступает в отопительные трубы. Теплоноситель двигается в системе по кругу. Это и есть замкнутый цикл циркуляции. Поскольку солнечный коллектор используется зимой и в межсезонье, выбирайте вакуумные модели и включайте в систему дополнительный обогреватель. Электрический или газовый котёл помогает довести теплоноситель до нужной температуры в холодные и пасмурные дни, а также ночью.
3. Двухконтурная. Этот вариант предполагает передачу тепла от коллектора к системе через специальный теплообменник. Поскольку прямого контакта между теплоносителем и водой нет, в коллекторе используют масло или антифриз. Система оптимальна для загородных домов, в которых люди проживают на протяжении всего года. В ней коллектор используется и для горячего водоснабжения, и для отопления одновременно. Как правило, в неё интегрируется также котёл и/или бойлер для дополнительного подогрева воды, а коллекторов используется несколько (в зависимости от количества проживающих и климатических характеристик региона).

   В двухконтурной системе циркуляции нет прямого контакта между теплоносителем солнечного водонагревателя и водой

Система циркуляции с разомкнутым контуром эффективна для ГВС дачи, двухконтурная - для полного снабжения (ГВС и отопления) загородного дома.

Как сделать плоский солнечный коллектор своими руками

Для этого нужен чертёж. Также понадобится рассчитать площадь водонагревателя в соответствии с нуждами семьи. Этот параметр определяется по формуле: A=K*F*SF/(G*η)AW=1/(G*η)A=K*F*SF*AW, где:

• А - площадь коллекторов, м2;
• AW - приведённая площадь, которая способна генерировать 1кВт*час за день, м2*день/(кВт*час);
• Η – КПД одного коллектора, %;
• G - полное излучение солнца за день, характерное для данной местности, кВт*час/(м2*день);
• К - коэффициент, учитывающий величину угла наклона коллекторов и их ориентацию относительно сторон света;
• F - энергия, необходимая для нагрева воды на сутки, кВт*час/день;
• SF - доля энергии солнца в покрытии потребности в тепле, %.

Для строительства коллектора понадобится подробный чертёж с указанием количества и размера деталей

Инструменты и материалы для работы

Для изготовления плоского гелиоколлектора размером 2,28х1,9х0,1 м с металлопластиковыми трубами и деревянным каркасом понадобится:

• ножовка или лобзик для резки дерева и фанеры;
• ножницы для металлопластиковых труб;
• шуруповёрт;
• кисти и краскопульт или баллончик аэрозольной краски для чернения смонтированных труб.

Последовательность действий:

1. Соберите короб для основания коллектора из двух листов фанеры размером 1,52х1,52 м толщиной 1 см. Один из них раскроите для создания бортиков на детали: размером 0,76х0,38 м - 4 шт., размером 1,52х0,76 м - 1 шт.
2. Покрасьте внутреннюю поверхность полученного короба чёрной матовой краской, а внешнюю - белой или покройте защитным лаком.
3. Создайте раму для крепления короба из бруса сечением 5х5 см, согласно приложенной схеме. Всего понадобится 60 м бруса. Перед сборкой важно обработать детали антисептиком для дерева, чтобы защитить материал от осадков и температурных перепадов. Крепите детали между собой саморезами по дереву с применением металлических уголков 5х5 см.
4. Закрепите короб на подготовленной подставке и дальнейшую сборку проводите на этом наклонном стенде.
5. Сделайте разметку, где будут проходить трубы, и в нужных местах крепления для них. Их тоже окрасьте в чёрный, чтобы не увеличивать теплопотери.
6. Нарежьте металлопластиковые трубы толщиной 0,5 дюйма на фрагменты необходимой длины. Чтобы не сделать ошибку, используйте первый фрагмент в качестве эталонного образца. Должно получиться 45 штук по 2,14 м.
7. Соберите змейку из труб на стенде, используя на поворотах фитинги для металлопластиковых труб. Всего необходимо по 44 угловых колена типа «мама-мама» и «мама-папа» и 88 переходников с металлопластиковой трубы на штуцер. Для герметизации соединений используйте уплотнительную нить. В начале и конце змейки закрепите переходники для подключения шлангов подачи и отвода воды.
8. Окрасьте конструкцию в чёрный цвет из краскопульта или баллончика.

   Змеевик коллектора окрашивают чёрной краской

9. Подключите змеевик к насосу и удостоверьтесь, что при перекачивании воды не возникает течь. Если какое-то соединение недостаточно герметично, слейте воду и пересоберите его, а потом снова проведите проверку.
10. Закройте верх короба прозрачным стеклом или монолитным поликарбонатом. Если нет возможности использовать цельный лист, сделайте алюминиевую рамку в размер имеющихся фрагментов (лучше не больше четырёх) и надёжно закрепите панели. Каждый стык тщательно обработайте прозрачным силиконом, чтобы водонагреватель был герметичным.

По описанной схеме собирают коллектор мощностью 1,6–2 кВт.

Для удешевления устройства используют гибкую трубу из сшитого полиэтилена. Она изначально чёрная и монтируется змейкой с помощью всего двух фитингов. Но в этом случае вода будет соприкасаться не с гигиеничным металлом (как в описанном случае), а с пластиком. Это нежелательно, если вода предназначена и для приготовления еды.

Видео: как сделать плоский солнечный водонагреватель с медными трубками

Монтаж гелиоколлектора

Устройство устанавливается на крыше. Этот вариант подходит и для загородных домов, и для многоэтажек. Лучше, если крыша скатная и угол наклона приближен к широте этого региона. В таком случае понадобится прикрепить на её южной стороне кронштейны к доскам сквозь кровельный материал. Коллектор будет размещаться на 15–20 см выше уровня крыши параллельно скату. Это наиболее гармоничное решение, особенно если в доме используется несколько водонагревателей. Иногда коллектор утапливают в крышу, чтобы защитный экран оказался на одном уровне с декоративным покрытием кровли. Но такой способ гораздо затратнее и может ослабить конструкцию крыши.

Лучше всего монтировать систему плоских коллекторов на скатной крыше

На плоских крышах коллекторы монтируют на специальные конструкции, удерживающие их под заданным углом. Подставки можно приобрести готовыми или сварить самостоятельно из уголков. К основе металлоконструкция крепится большими анкерными болтами.

На плоской крыше коллекторы монтируют на специальные конструкции

На дачах солнечные коллекторы устанавливают рядом с домом или бассейном на открытом солнечном участке. В таком случае выбирают место на уже созданной площадке или оборудуют надёжное основание отдельно. Для этого понадобится прямоугольная площадка с утрамбованной насыпной подушкой, гидроизоляцией и покрытием из тротуарной плитки, керамогранита, другого прочного твёрдого и погодоустойчивого материала. Впоследствии на ней монтируется металлическая или деревянная подставка-мольберт, на которую и крепится гелиоколлектор.

Установка солнечного коллектора на опоры, не имеющие общего основания, считается менее надёжным вариантом, но помогает сэкономить место

Обслуживание солнечного коллектора

Как и любое другое оборудование, устройство требует обслуживания. Самые распространённые работы:

Если коллектор был куплен, при первой же поломке стоит вызвать мастера, а в гарантийный период - обратиться к представителю производителя. Самодельный солнечный водонагреватель придётся ремонтировать своими силами, но найти поломку и устранить её в изделии собственного изготовления гораздо проще, чем в заводском. Опыт мастеров по ремонту коллекторов подсказывает, что сначала нужно проверить состояние клапанов, датчиков, накопительного бака и насоса, т. к. они менее надёжны, чем сама гелиоустановка.

В системах ГВС с гелиоколлектором чаще всего выходят из строя клапаны и датчики

Видео: инструкция по сборке солнечного коллектора из алюминиевых банок

Владельцы солнечных коллекторов уверены: стоит однажды оценить возможности этого устройства, и без него уже будет просто невозможно обойтись. Теперь и вы можете обеспечить дом или дачу дешёвым и безопасным теплом.

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.

Это, действительно, очень просто – сделать солнечный водонагреватель своими руками. Но прежде нужно определиться с тем, как будет использоваться горячая вода. От этого будет зависеть и конструкция водонагревателя. А она может быть очень простой. Например, обыкновенная бочка с водой на крыше маленькой будочки на даче. А в днище этой самой бочки вставлен рассекатель. Это импровизированный летний душ. А может водонагреватель быть и очень сложным, с использованием зеркал, вакуумных трубок, насосов, солнечных батарей.

Конечно, если речь идет только о том, чтобы помыться после работы на дачном огороде, то здесь, действительно, вполне достаточно установить на возвышении бочку, покрасить ее в черный цвет, вставить в днище душ-рассекатель, заполнить эту бочку водой. Это самый примитивный солнечный водонагреватель, запасов воды которого хватит, чтобы принять душ после сельхозработ на дачном участке.

Но ведь дача, по сути, не только сад и огород. Дача – это прежде всего место для отдыха. И обустроить это место нужно так, чтобы здесь можно было не только приятно проводить время, но и жить. Солнечные батареи обеспечат дом электричеством, а солнечные водонагреватели нагреют воду и для бытовых нужд, и для отопления дома.

Типы солнечных водонагревателей

Конструктивно системы солнечного нагрева воды можно разделить на три типа. Это системы с плоским коллектором, на вакуумных трубках и на параболоцилиндрических концентраторах. Все они в настоящее время выпускаются промышленностью. Принцип работы у всех систем один – нагревается теплоноситель, который поступает в теплообменник бака–расширителя и отдает свое тепло воде.

Самой простой является система солнечного нагрева воды на базе плоского коллектора. В простейшем варианте эта система состоит из одного или нескольких плоских коллекторов и бака-расширителя. Коллекторы размещаются ниже бака.

Нагретая в коллекторе вода по законам конвекции поднимается в бак, а холодная вода из бака опускается в коллектор. Это так называемый безнапорный принцип горячего водоснабжения. Но, как правило, солнечные коллекторы устанавливаются выше бака, а в этом случае конвекционная циркуляция воды не работает, поэтому в системе необходимо установить водяной насос для подачи холодной воды в зону нагрева.

Схема простейшей системы солнечного нагрева воды

Наиболее эффективная система подогрева воды строится на базе вакуумных трубок. Вакуумная трубка представляет собой конструкцию из двух трубок, вставленных одна в другую. Наружная трубка стеклянная, внутренняя делается из меди, причем верхняя ее часть несколько шире основной и запаяна.

Эта медная трубка покрывается черной термостойкой краской. Из пространства между этими трубками выкачивается воздух для обеспечения наилучшей термоизоляции. Во внутренней трубке находится легкокипящая жидкость.

Под воздействием солнечного излучения медная трубка нагревается, жидкость в ней испаряется, пар поднимается вверх, нагревая наконечник трубки. Наконечник может разогреваться до 250°С. Он вставляется в трубу, по которой циркулирует теплоноситель. Отдавая тепло теплоносителю, пар в медной трубке конденсируется, и охлажденная жидкость опускается по стенкам вниз. Цикл повторяется бесконечно. Теплоноситель поступает в теплообменник бака, нагревая находящуюся в нем воду.

Схема вакуумной трубки

В отличие от солнечных коллекторов, в которых нагревательными элементами служат вакуумные трубки, в параболоцилиндрических концентраторах зона нагрева находится в фокусе длинного параболического зеркала. Температура в фокусе этого зеркала может достигать 300°С. Нагретый теплоноситель, циркулирующей в системе, поступает в теплообменник бака-расширителя, нагревая находящуюся в нем воду.

Недостатком такой системы солнечного нагрева воды является необходимость позиционирования параболического зеркала на солнце. Промышленные системы оснащаются устройствами слежения за солнцем и исполнительными механизмами, которые поворачивают зеркало.

Схема солнечного водонагревателя с параболоцилиндрическим концентратором

Самодельные солнечные водонагреватели

Для дачи с всего одним легким летним домиком, куда приезжают только в теплое время года и только на выходные, нет смысла сооружать капитальную систему горячего водоснабжения. Чтобы сделать здесь солнечную систему нагрева воды, потребуется совсем не так много времени и денежных средств.

Для сооружения солнечного коллектора понадобятся доски размерами 200х15х2 см, ДВП, каленое стекло, лист жести или кровельного железа размером 2х1 метр, деревянные бруски 5х5 см длиной в 1 метр, медная трубка, пенопласт, черная термостойкая краска, клей «Герметик».

Плоский коллектор в разрезе

Сначала из досок сбивается короб размером 2х1 метр. Из ДВП делается днище короба. Для прочности в двух местах прибиваются поперечины из брусков. Все стыки внешних стенок короба тщательно обрабатываются клеем «Герметик». Затем на дно короба укладывается термоизоляция – пенопласт. К листу жести жестко крепится плоский змеевик, выгнутый из медной трубки.

Чтобы при изгибании на трубке не было заломов, в нее нужно предварительно насыпать обыкновенную соль, которая потом легко вымывается. В качестве такого змеевика можно использовать змеевик от старого холодильника. Предварительно его нужно будет тщательно промыть от остатков фреона.

Самодельный плоский коллектор на базе батареи отопления

Затем этот лист жести со змеевиком крепится в коробе на брусках жесткости. Концы змеевика выводятся в специально просверленные в коробе отверстия. Затем вся эта конструкция покрывается изнутри черной термостойкой краской. Желательно в два слоя. После того, как краска просохнет, короб накрывается стеклом. Все стыки, швы, отверстия с выведенными патрубками змеевика тщательно герметизируются. Снаружи короб покрывается серебристой краской. Солнечный коллектор готов.

Самодельный плоский солнечный коллектор для подогрева воды в бассейне

Теперь пришла очередь бака-расширителя. Из чего сделать бак емкостью 100 – 120 литров, особого значения не имеет. Важно, чтобы этот бак был тщательно покрыт слоем теплоизоляции. В нижней части бака помещается спиралеобразный медный змеевик теплообменника, который трубами соединяется с коллектором. Сам бак будет наполняться водой из магистрали.

Уровень воды в баке должен контролироваться поплавковым краном. После того, как коллектор будет стационарно установлен в месте, максимально освещаемом солнцем, его соединяют со змеевиком теплообменника в баке. В контур теплоносителя для обеспечения циркуляции подключается маломощный водяной насос. После завершения всех подготовительных работ в систему коллектора заливается вода с антифризом, чтобы теплоноситель не превратился в лед во время возможных ночных заморозков. Система горячего водоснабжения готова к работе.

Для дачи с более серьезными коммуникациями потребуется и более основательная система подогрева воды. Ведь здесь может понадобиться горячая вода, например, для бассейна, теплицы, для отопления дома зимой. В этом случае в качестве коллекторов целесообразно использовать наборы вакуумных трубок. Даже зимой в холостом режиме на наконечнике такой трубки температура превышает 200°С.

Подключение вакуумных трубок к контуру теплоносителя

В остальном же устройство системы горячего водоснабжения ничем не отличается от системы с плоским коллектором.

Сделать своими руками гелиевый нагреватель вовсе не трудно. Это будет намного дешевле аналогичных промышленных изделий, у которых стоимость самых простых составляет 35 - 40 тысяч рублей. Стоимость сложных систем может достигать нескольких сотен тысяч рублей. А добротно сделанный своими руками коллектор будет нагревать воду ничуть не хуже фирменного, но стоить будет намного меньше.