Делаем солнечный коллектор своими руками

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

• Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
• Теплообменный контур
• Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

• Воздушный
• Вакуумный

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

1. Изготовить короб
2. Изготовить радиатор или теплообменник
3. Изготовить аванкамеру и накопитель
4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

1. Непосредственно змеевик
2. Рейки и фольга для каркаса
3. Бочка или бак для воды
4. Резиновый коврик
5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Воздушный солнечный коллектор своими руками — особенности изготовления

Кому не хотелось бы уменьшить затраты на отопление, тем более в условиях постоянного роста стоимости энергоносителей?

Самый простой способ добиться этого состоит в усвоении солнечного тепла, которое можно потреблять без каких-либо преобразований.

Конечно, зимой оно поступает в наши широты в весьма скудных количествах, но и этим пренебрегать не стоит. Тем более что для его сбора потребуется крайне простое и дешевое устройство, которое легко можно изготовить самостоятельно.

В данной статье мы как раз и поговорим о том, как сделать воздушный солнечный коллектор своими руками для отопления дома — устройство, схемы, конструкции.

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

По своему устройству солнечный коллектор противоположен радиатору системы отопления. Если стенки радиатора нагреваются от теплоносителя, то в коллекторе, наоборот, теплоноситель нагревается от стенок.

Сами же стенки, в свою очередь, нагреваются за счет поглощения солнечного тепла (их окрашивают в черный цвет), в силу чего эту часть коллектора обычно называют абсорбером.

Гелиосистема в автономной системе отопления

Материал абсорбера должен обладать высокой теплопроводностью, поэтому в домашних условиях его следует делать из меди или алюминия. В коллекторах заводского изготовления абсорбер выполняют из особых сплавов, для которых характерна не только высокая теплопроводность, но и малая интенсивность инфракрасного излучения.

Площадь контакта теплоносителя с абсорбером по понятным причинам целесообразно делать как можно большей, поэтому последний обычно оснащают ребрами или аналогичными конструктивными элементами.

Альтернативное отопление используется довольно редко, и у многих возникает вопрос — эффективен ли солнечный коллектор зимой. Виды и целесообразность его использования.

Советы по изготовлению солнечного коллектора своими руками представлены тут.

Солнечный водонагреватель своими руками имеет смысл изготовить хотя бы потому, что энергия, полученная от его работы, будет абсолютно бесплатной. В этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/solnechnyj-svoimi-rukami.html вы найдете инструкцию по изготовлению такого агрегата.

Воздушный солнечный коллектор для отопления своими руками: схема

Чтобы избежать теплопотерь за счет контакта с уличным воздухом, абсорбер самодельного коллектора помещают в хорошо утепленный деревянный корпус, закрытый сверху прозрачным пластиком (поликарбонат или оргстекло) или прочным закаленным стеклом.

У коллекторов заводского изготовления трубки абсорбера помещают в вакуумированные колбы, так что тепло в них хранится, как в термосе.

Схема сборки солнечного коллектора

В качестве теплоносителя может использоваться как воздух, так и жидкая среда — вода или антифриз. Мы рассмотрим именно воздушный коллектор, поскольку он проще в изготовлении.

Определение места установки и доступной площади

1. Прибор следует располагать как можно ближе к потребителю, то есть помещению, в которое поступает нагретый воздух.
2. Панель должна смотреть по возможности строго на юг или как можно ближе к данному направлению. При этом ее поверхность крайне желательно расположить под прямым углом к солнечным лучам, вследствие чего потери из-за отражения окажутся минимальными.
3. На место установки коллектора не должна падать тень от деревьев, труб или зданий.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер предлагается сделать трубчатым, то есть состоящим из нескольких параллельных трубок, объединенных на входе и выходе распределительными гребенками.

В этом случае для изготовления данной части коллектора можно применить весьма доступный и удобный материал — алюминиевые банки для газированных напитков.

Для этой цели они подходят идеально, так как обладают целым рядом достоинств:

1. Алюминий, как уже говорилось, обладает высокой теплопроводностью.
2. Тонкую стенку банки легко можно разрезать обычным ножом.
3. В подавляющем большинстве случаев банки для напитков имеют стандартизированный размер ( при объеме в 0,5 л — 168х66 мм).
4. Ради удобства хранения и транспортировки банкам специально придают такую форму, чтобы они хорошо стыковались одна с другой (верхний край сужают до диаметра 59 мм, а днищу придают вогнутую форму).
5. После употребления содержимого банку обычно выбрасывают в мусор, поэтому для будущего владельца коллектора этот материал является абсолютно бесплатным.

Иногда банки изготавливают из стали. Выявить такие емкости несложно, так как в отличие от алюминиевых, они притягиваются к магниту. Их следует отбраковывать.

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляции

Предлагаемый к изготовлению коллектор будет состоять из 8-ми трубок по 8 банок в каждой. При этом его корпус будет иметь размеры 1400х670 мм. Для изготовления всех элементов ящика (корпуса) потребуется лист фанеры размером 1525х1525х21 мм. Из него необходимо вырезать следующие детали:

1. Днище размером 1400х670 мм — 1 шт.
2. Стенки размером 1400х116 мм — 2 шт.
3. Детали размером 630х116 мм — 4 шт (2 используются в качестве стенок, другие 2 — в качестве направляющих для банок).

Края деталей скорее всего придется обрабатывать, на что при разметке следует оставлять припуск от 3-х до 5-ти мм.

Поскольку коллектор будет устанавливаться снаружи, все деревянные детали необходимо обработать антисептиком или окрасить.

При сборке ящика детали скрепляются посредством уголков и каких-нибудь шурупов, например, мебельных размером 6,3х50 мм (их называют конфирматами). Отверстия под установку таких шурупов выполняются сверлом диаметром 4 мм.

Каждую деталь при сборке необходимо сажать на силиконовый герметик, чтобы ящик оказался герметичным.

Изнутри днище и стенки оклеиваются пенопластом толщиной 20 мм, а затем — любой фольгированной теплоизоляцией (фольгой внутрь, то есть к абсорберу).

Изготовление направляющих для абсорбера

В каждой из направляющих при помощи коронки нужно высверлить по 8 отверстий, диаметр которых соответствует диаметру банки. При этом банка в отверстие должна сидеть достаточно плотно.

Направляющие устанавливаются с двух сторон в ящике, а трубки абсорбера — между ними.

Таким образом, банки в трубке оказываются прижатыми друг к другу без каких-либо фиксаторов.

Изготовление абсорберов

Трубки собираем следующим образом:

1. Стенка, закрывающая банку сверху (в которой имеется отверстие) разрезается ножницами по металлу на «лепестки», которые загибаются внутрь. Отгибать «лепестки» удобно путем насаживания банки на пластиковую трубу максимально возможного диаметра (чтобы проходила внутрь банки).
2. В донышке каждой банки коническим сверлом нужно выполнить 3 отверстия диаметром 20 мм, так чтобы их центры находились в вершинах равностороннего треугольника.
3. Теперь из банок можно собирать трубки — по 8 шт. в каждой. Места соединений банок следует проклеивать высокотемпературным герметиком для дымоходов, например, марки High Heat Mortar. Данный состав следует наносить на предварительно обезжиренную и увлажненную поверхность. Состав разравнивают пальцами, надев резиновые перчатки, которые также следует смочить водой.

Чтобы трубки получались идеально ровными, банки при сборке следует укладывать в шаблон, сбитый из двух досок и имеющий форму равнополочного уголка. Он устанавливается под небольшим углом к вертикали (можно опереть о стену).

Сборка воздушного солнечного коллектора

Уложив трубки на горизонтальную поверхность в виде батареи, каждую из них с одной стороны смазывают герметиком и устанавливают в направляющую. С другой стороны на батарею устанавливают вторую направляющую — также с применением герметика. До отвердения герметика направляющие следует стянуть бельевой резинкой. На этом этапе батарею вместе с направляющими сверху нужно окрасить черной матовой краской.

Склеивание алюминиевых банок для солнечного коллектора

Далее собранный абсорбер устанавливается в ящик. Перед этим в пенопласте следует вырезать пазы под направляющие. Имеющееся с каждой стороны пространство между стенкой ящика и направляющей будет играть роль распределительной гребенки. В этом месте в днище панели следует вырезать отверстия для подключения коллектора к воздуховодам. Сверху это пространство нужно зашить пластиковой вагонкой.

Над абсорбером устанавливается лист прозрачного пластика (оргстекло из поликарбоната или акрила), который сажается на герметик и прикручивается к стенкам шурупами с пресс-шайбой.

Подключение

Коллектор закрепляется на крыше посредством кронштейна и подключается к двум воздуховодам, ведущим внутрь помещения. На входном воздуховоде следует установить вентилятор производительностью около 150 куб. м/ч.

Заводские солнечные батареи стоят очень дорого, и окупятся они не скоро. Солнечные батареи своими руками гораздо дешевле в изготовлении, к тому же собрать конструкцию не так уж и сложно.

Виды солнечных батарей для отопления дома представлены в этом обзоре. А также о плюсах и минусах каждого варианта.

Эксплуатация и уход

1. Периодически мойте прозрачную пластиковую крышку над абсорбером.
2. Летом накрывайте панель светлой тканью, чтобы она не перегревалась.

Периодически проверяйте герметичность соединений, особенно по пути следований подогреваемого воздуха.

Признаком разгерметизации трубок абсорбера служит запотевание пластиковой крышки.

Видео на тему

Воздушные солнечные коллекторы — альтернативная система обогрева помещения

Собрать систему альтернативного обогрева помещения при минимальных затратах, но с впечатляющей эффективностью, можно на основе воздушного солнечного коллектора. Такие устройства на Западе производятся в промышленных масштабах, и плотность распространения например в Бельгии достигает 0,4 м 2 на человека. В России воздушные солнечные коллекторы практически не известны, собирают их кустари для личного использования. По статистике, на одного жителя РФ приходится всего по 2 квадратных сантиметра(!) площади таких конструкций.

Описание и принципы работы воздушных солнечных коллекторов

Понять основу идеально работающего Воздушного Солнечного Коллектора (ВСК) будет легче, если к чистому остову постепенно прибавлять дополнительные элементы конструкции повышающие эффективность.

Основа ВСК – адсорбер, который поглощает солнечное излучение, затем передаёт энергию воздуху, а он через систему труб поступает в комнату.

Это самая простейшая система называется SolarWall, и она даже не имеет покрытия. Для поглотителя тепла используют металлический лист, с множеством мельчайших отверстий.С обратной стороны они открываются в систему воздуховодов, которая объединяется в единый комплекс.

Преимущество SolarWall проявляется в том, что она захватывает нагретый воздух с лицевой стороны, плюс зимой дополнительную инсоляцию даёт отражённые от снежного покрова солнечные лучи.

Нагретый в приграничном слое воздух (3-7 мм от поверхности стены), устремляясь вверх, попадает в эти отверстия, а затем в общую систему воздуховодов.

Конструкция кажется несуразной, почти игрушечной, но за простоту и эффективность, она была причислена к выдающимся изобретениям индустриальной эпохи, наряду с электрической лампочкой и паровым двигателем. С 1 м 2 такого солнечного воздушного коллектора SolarWall, собирают до 0,6 кВт тепла в зимний период. С середины 90-х годов почти половина коммерческих и промышленных зданий в Канаде отделываются такими панелями.

Закрытые воздушные солнечные коллекторы

Поместив адсорбер под стекло, эффективность системы повышается в несколько раз, но это требует изменить и конструкцию устройства. Дело в том, что солнечное излучение после поглощения адсорбером, преобразуется из видимой части спектра, в инфракрасную (тепловую). Получается, что поверхность поглощает видимый свет, а излучает тепло.

Чтобы устранить утечку целевого ресурса, адсорбер помещают в плоский короб, а сверху его закрывают стеклом. В идеальном варианте, используются низкоэммисионные K-стекло или I-стекло.

Информация: низкоэммисионные стёкла с одной из сторон покрыты тончайшим слоем металла, который пропускает внутрь видимый свет, но отражает инфракрасный. K-стекло отражает около 45% тепла, его покрытие очень прочное. I-стекло возвращает более 95% тепловой радиации, но слой металла легко повреждается.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Для адсорбера могут использовать листовой металл (жесть, толщиной 0,2-0,4 мм).

В этом случае, сверху коллектора врезают только одну трубу, через которую и забирают тёплый воздух.

Часто встречается конструкции, где из металлических банок от прохладительных напитков, собирают импровизированные воздуховоды, предварительно срезав торцевые грани.

Абсорбер воздушного солнечного коллектора обязательно покрывают тончайшим слоем чёрной краски. Для предотвращения утечек тепла, все внутренние поверхности отделывают термоизоляционными материалами. В ясный солнечный день нагрев может достигать 80˚C, поэтому используют минераловатные теплоизоляторы, ибо газонаполненные полимеры при такой температуре подвергаются термической деструкции.

Герметичность воздушного солнечного коллектора непременный атрибут высокой эффективности.

Варианты интеграции воздушного солнечного коллектора в частный дом

Возможны два способа подключения ВСК для обогрева дома – капитальный и мобильный.

Стационарный ВСК формируется по принципу «вентилируемых фасадов», но вместо обычного декоративного покрытия, дом обшивается перфорированными листами жести, тёмного цвета. В верхней части стены встраивается термоизолированный воздуховод, по которому воздух подаётся в помещения.

Это вариант обеспечивает постоянную вентиляцию и приток свежего воздуха, но работоспособность системы обеспечивается не естественной циркуляцией, а принудительной. Для этого интегрируют канальный вентилятор. В большинстве проектов, вентиляторы запитывают от альтернативных источников энергии, например от солнечных батарей.

Недостаток и преимущество SolarWall – две стороны одной медали.

С одной стороны, в помещение поступает свежий воздух с температурой ≈55˚C, это положительная сторона. Но эмпирически доказано, что если бы воздух циркулировал по кругу, то его температура достигала бы 70-75˚C.

Мобильный вариант воздушного солнечного коллектора

Качественно собранный ВСК представляет собой прямоугольный модуль 1 на 2 метра, толщиной 10-15 см.

Хотя нет какого-то официального типоразмера, но большинство конструкций вписываются в эти параметры. С обратной стороны у них два отверстия:

• Сверху – выход нагретого воздуха;
• Снизу – подача прохладного воздуха.

Подключают воздушный солнечный коллектор в замкнутый цикл, т.е. холодный воздух берётся из дома, он нагревается от адсорбера, и через выходной канал поступает внутрь помещения.

Творческий подход повышает производительность

Установив один воздушный солнечный коллектор, можно собрать второй, третий и т.д., подключая их в общую систему. Но полученное в доме тепло можно ещё и запасать, чтобы ночью оно продолжало согревать помещение.

Несколько модулей могут подавать горячий воздух в специально уложенную теплоаккумулирующую конструкцию. В некоторых случаях для этого отсыпают слой гравия, между лагами напольного покрытия.

Подача горячего воздуха будет полноценнее прогревать дом, если внутрь комнат он будет поступать через небольшие трубки воздуховодов, интегрированные в плинтуса. 20 лет назад в Италии разработана система Barra Thermosyphon, которая мало известна за пределами Аппенинского полуострова. Для её реализации, ещё на стадии строительства в стяжке бетонного пола закладывается система воздуховодов, по которой и проходит горячий воздух. Днём бетонное основание нагревается, а ночью отдаёт тепло внутрь помещения.

Ещё более любопытна система термосифонного ребойлера, которая нагревается от воздушного солнечного коллектора. В схематичном виде её можно представить как автомобильный радиатор, который обдувается горячим воздухом и нагревает воду.

При грамотном размещении, жидкий теплоноситель будет циркулировать естественным образом, сохраняя энергию в термоаккумуляторе. Ночью процесс запускается в обратную сторону, но перекрывая заслонку, нагретый от воды воздух, будет поступать в комнату, а не в солнечный коллектор.

Тёплый пол от солнечного воздушного коллектора

При желании, интегрировав в поток тёплого воздуха двигатель Стерлинга, от солнечного воздушного коллектора можно даже получать электричество альтернативным способом.

В общем, есть поле, куда можно приложить творческий потенциал.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.