Солнечный коллектор из пластиковых бутылок. Солнечный коллектор своими руками — как собрать гелиоколлектор. Изготовление рамки и сборка панели

Бытовая техника 07.03.2020

Бытовая техника

С каждым годом все более актуальной становиться проблема обеспечения своего загородного дома или дачи горячей водой. Особенно часто над этой проблемой размышляют хозяева коттеджей, в которых они проживают постоянно. Ведь затраты на отопление и горячее водоснабжение занимают весомую долю в финансировании жизнеобеспечения жилища. И поиск возможностей сократить затраты на содержание дома – это нормальное и естественное желание любого человека. Разумеется, самый реальный вариант снизить затраты в части отопления дома, изучить и начать изготовление своими руками устройства из области альтернативной энергетики.

О том что селективное устройство возобновляемой энергетики, примененное для отопления дома, имеет множество неоспоримых преимуществ известно давно, и о нем знает практически каждый взрослый человек. Однако на практике не каждый из этих взрослых людей, имеющих желание стать более автономными в вопросах осуществления нагрева воды, решается выложить приличную сумму денег, чтобы приобрести селективное устройство для отопления дома фабричного изготовления. Конечно, из любой ситуации можно найти выход, а из этой тем более. Солнечный коллектор для отопления дома можно сделать своими руками. Вы без проблем самостоятельно соберете плоский, воздушный солнечный коллектор. Такие самодельные устройства для нагрева воды с помощью солнечной энергии можно сделать из пивных банок и пластиковых бутылок, соединяя их при помощи шланга, подводя вакуумные трубки. В результате вы получите абсорбер солнечной энергии для отопления дома путем нагрева воды, изготовление которого не потребует от вас практически никаких финансовых вложений (особенно при выборе варианта из жестяных банок).

Какие материалы потребуются вам, чтобы изготовить самодельный абсорбер

Обычному обывателю кажется, что самостоятельно изготовить абсорбер на солнечной энергии для отопления своего дома, проведя собственноручное изготовление каждой детали, составляющей устройство, невероятно сложная задача. Однако, для того чтобы сделать подобный абсорбер, который будет выступать как устройство для нагрева воды в системе отопления дома, не нужно приобретение или поиск каких-то экзотических материалов. Вам не придется объездить уйму магазинов в поисках нужного шланга, разыскивая вакуумные трубки. Не переживайте – это все домыслы лентяев и людей, боящихся взяться за дело. Главное, взвешенно подойти к решению проблемы, правильно все спланировать, нарисовать схему и подобрать необходимые материалы.

Самодельный плоский воздушный абсорбер с нанесенным селективным покрытием можно изготовить из обычных материалов и компонентов ПНД. Вакуумные трубы из поликарбоната и другие детали можно приобрести по небольшим ценам в любом хозяйственном магазине или супермаркете. Схема для сборки довольно простая, в целях обучения можно просмотреть видео во всемирной сети (таких видео там более чем достаточно). На самом деле в глобальной сети можно найти много специализированной литературы по данной проблеме. Если вы решили сделать задуманную работу на качественно высоком уровне, прочтение определенного количества литературы не станет лишним.

Основная трудность в процессе сборки состоит в том, как именно сделать змеевик (это трубка в извилистой форме, по которой циркулирует жидкость, осуществляя накопление энергии). Здесь есть несколько вариантов исходя из которых, будет составлена схема сборки. Самый простой вариант собрать абсорбер на основе готового змеевика (можно попробовать поискать что ни будь, подходящее для этих целей, важно, чтобы он был вакуумный). Как вариант, может подойти система циркуляции, расположенная на задней стенке холодильника. Второй вариант – это подобрать нужные вакуумные трубки, два-три шланга, пару пластиковых бутылок воды (из них собирается теплоноситель). Для большей уверенности еще раз просмотрите обучающее видео. Трубки для нагрева воды лучше использовать медные. Далее вам потребуется заняться пайкой непосредственно змеевика.

Второй очень значимый элемент, который входит в абсорбер – это верхняя сторона из прозрачного поликарбоната. В условиях промышленного производства покрытие из поликарбоната не используется, лицевое покрытие отливают из закаленного стеклянного сплава. Однако в нашем случае рассматривается самодельный воздушный коллектор, тепловая схема и требуемая эффективность которого допускает использование поликарбоната, так как собирать устройство мы будем из подручных недорогих материалов. Стоит отметить, что существуют схемы сборки где применяют материалы начиная от пивных банок, и заканчивая применением пластиковых бутылок.

Подготовка к сборке абсорбера

Итак, в сборке своего устройства вам лучше прибегнуть к использованию сотового прозрачного поликарбоната. Применение такого вида поликарбоната позволит добиться максимальной эффективности нагрева от создаваемого устройства. Сделать выбор в пользу этого поликарбоната стоит еще и потому, что он очень прочный. Это немаловажно, учитывая возможные погодные катаклизмы, такие как крупный град, ураганный воздушный поток, который срывает ветки с деревьев – эти случайности надо учитывать, так как они способны повредить слабое покрытие. Сотовая структура покрытия поможет вам сделать воздушный эффект парника, в результате создавая усиленный момент нагрева воды в трубках. Проще говоря, применив этот материал и в дополнение к нему селективное покрытие, вы значительно повысите эффективность изделия.

Для абсорбирующей панели вам будет нужен лист металла толщиной около 0,8 миллиметров (однако, лучше подойдет медный материал). В принципе сойдет и стальной лист. На внешнюю поверхность надо будет нанести так называемое селективное покрытие (выкрасить матовой черной краской, краска должна быть стойкой к высоким температурам). Если не соблюдать эти рекомендации (черное покрытие тоже имеется в виду), устройство не будет функционировать в правильном режиме.

В дополнение к перечисленным компонентам приобретите необходимую для теплоизоляции минеральную вату, она создаст своеобразный воздушный капкан, максимально снижая теплообмен с окружающим пространством, передавая все тепло в змеевик, а далее посредством шланга, в систему отопления дома.

Корпус устройства вы тоже сможете собрать самостоятельно, для этого вам надо использовать алюминиевые материалы или использовать менее долговечный, но легче поддающийся обработке деревянный материал. Работая с деревом, вы потратите значительно меньше времени на создание обогревателя, а с фанерой работать еще легче. Но все-таки лучше использовать раму из алюминия, ее долговечность, в сравнении с деревом, не идет ни в какое сравнение.

Определяемся с размерами коллектора

Теперь подведем итог, перечислим все необходимые для сборки эффективного самодельного коллектора материалы:

Трубки из меди размерами 18 миллиметров – из них вы будете формировать змеевик (такие же трубки используют при сборке отопительных систем);
черная матовая краска, стойкая к высоким температурам (при ее помощи вы нанесете селективное покрытие);
минеральная вата (теплоизоляция);
лист металла (медь, железо, сталь), толщина листа 0,8 миллиметров в толщину;
угловые переходы 18 х 18 миллиметров;
сантехнические переходы 18 мм х ¾ (нужны для того чтобы подключить к системе водоснабжения);
сотовый поликарбонат (лицевое покрытие коллектора);
лист алюминия и алюминиевые уголки для создания корпуса изделия, в случае отсутствия таковых – деревянные планки и лист фанеры для задней стены нагревателя;
все необходимые для проведения паяльных работ инструменты.

Важно заранее определиться с габаритами вашего коллектора исходя из его размеров, заранее рассчитайте требуемое количество трубок, переходов и других материалов (проще говоря, общую производительность монтируемого устройства). Вычислите количество воды, которое потребуется для обеспечения теплового обмена во всей системе. Чтобы это сделать определитесь заранее, в каких целях будет использоваться коллектор – либо это только помывка посуды, либо для душа, либо для обеспечения покрытия всех хозяйственных нужд горячего водоснабжения в вашем доме. Для подогрева воды в целях помывки посуды или принятия душа будет достаточно собрать коллектор размерами 200 х 100 сантиметров, расстояние между трубками в змеевике должно составить от 8 до 10 сантиметров.

Процесс сборки самодельного солнечного коллектора

Начало сборки этого изделия солнечной энергетики стартует с изготовления змеевика. Если вам удалось подобрать готовый змеевик, окончательная сборка займет намного меньше времени. Подобранный змеевик стоит очень тщательно вымыть под струей воды (желательно горячей), чтобы изнутри вымыть все засоры и избавиться от остатков фреона. Если у вас не нашлось подходящих трубок, то нужное количество вы сможете приобрести в магазине. Но в этом случае придется изготовить сам змеевик. Для его изготовления нарежьте трубки на требуемую длину. Далее, используя угловые переходы, проведите их спайку в форме конструкции змеевика. Дальше, чтобы коллектор можно было подключить к системе водоснабжения, на края змеевика напаивайте сантехнические переходы размерами ¾. Существует несколько вариантов формы и конструкции змеевика, например, можно паять трубки в форме «лесенки» (если вы собрались реализовать такой вариант, тогда покупайте не угловые переходы, вам понадобятся тройники).

Потом на заранее подготовленный лист металла вы наносите селективное покрытие черной матовой краской, сделать это желательно не меньше чем в пару слоев. Дождитесь, пока воздушный поток высушит краску, и начинайте пайку змеевика (с неокрашенной стороны). Вся конструкция змеевика должна быть припаяна по всей длине трубок, сделав это, вы гарантируете максимально эффективный теплообмен и как следствие – максимальную передачу тепла в систему водоснабжения. Если сделаете все правильно, собранный вами солнечный коллектор заработает так, как и было задумано.

Ответственная стадия сборки

Заключительным этапом вам надо собрать корпус, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, нужно сбить прочный ящик. В используемых деревянных брусках заранее прорежьте пазы, в них вы потом вставите экран из поликарбоната (глубина паза около 0,5 см). Выходные отверстия для трубок можно сделать уже после того, как установите все основные компоненты. Далее, в уже собранный деревянный ящик, чтобы создать воздушный карман, вы укладываете изоляцию из минваты. Поверх минваты крепите панель со змеевиком. Края ваты подворачиваете так, чтобы змеевик не дотрагивался до стенок ящика. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь между собой расстояние и не прикасаться друг к другу.

Завершающая стадия состоит в обработке корпуса специальным раствором с водоотталкивающей способностью и покрывается эмалью (за исключением лицевой части).

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Для того чтобы его активировать, поставьте его на опорную конструкцию, развернув лицевой частью к солнцу таким образом, чтобы лучи падали на лицевую часть под максимально прямым углом. На крыше устанавливаете бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака проведите шланг, соединенный с верхней трубкой коллектора, к нижней части от нижней трубки. Подключив воду по такой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. Согласно законам физики, горячая вода будет подыматься кверху в направлении бака, а вытесняемая холодная будет попадать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забудьте, что к баку необходимо присоединить шланг и вентиль для забора воды из бака, а также его наполнения новой.

15 Февраля 2016

Солнечные водонагреватели, вероятно, являются самым распространенным солнечным продуктом на сегодняшний день, особенно в Азии и Латинской Америке, где они встречаются практически на каждом новом здании.

В Бразилии отставной механик по имени Хосе Алано создал солнечный водонагреватель из использованных пластиковых бутылок. В результате получился простой, дешевый и энерго-эффективный крышный водонагреватель, который тысячи людей по всей Бразилии смогут выгодно использовать для себя. Алано отказался выбрасывать пластиковые бутылки и упаковку, которые переполняют все свалки. По его словам, когда в 59 лет он имел возможность наблюдать технологический прогресс науки, который улучшил условия хранения еды. Однако сегодня, некоторые виды упаковки весят столько же, сколько сама еда! Еще тогда он понял, что не готов к этой новой форме потребления.

Используя базовые знания о солнечных водонагревателях, он создал самодельную версию водонагревателя, утилизировав 100 пластиковых бутылок и 100 картонных молочных контейнеров и избавившись при этом от ответственности за загрязнение окружающей среды.

Водонагреватель Алано выиграл приз Superecologia, предлагаемый журналом Superinteressante за инновационные проекты. Алано запатентовал свою разработку и разрешил использовать ее в некоммерческих целях.

Само изобретение

Стандартный солнечный водонагреватель стоит пару тысяч долларов и состоит из меди. Принцип действия водонагревателя из пластиковых бутылок основан на . Циркуляция воды в нем происходит из-за разницы плотностей воды: горячая вода менее плотная, а значит более легкая, подымается наверх, в то время, как холодная, более тяжелая, опускается вниз. При этом Алано рассчитал, для нагрева воды для принятия душа одним человеком достаточно 1 м2 солнечной панели.

Вот материалы, необходимые для создания водонагревателя:

Двухлитровые пластиковые бутылки – 60 шт;
Картонные контейнеры из под молока – 50 шт;
ПВХ-труба Ду 100 мм – 70 см;
ПВХ-труба Ду 20 мм – 11,7 м;
ПВХ-отводы на 90° Ду 20 мм – 4 шт;
ПВХ-тройники Ду 20 мм – 20 шт;
ПВХ-заглушки Ду 20 мм – 2 шт;
Клей для ПВХ труб;
Черная матовая краска;
Малярный валик;
Наждачная бумага;
Скотч;
Различный инструмент и вспомогательные материалы для сборки (молоток, ножовка, дерево и т.д.).

Используйте трубу с Ду 100 мм в качестве коллектора. Обрежьте дно у бутылок. Нарежьте трубу с Ду 20 мм на 10 участков длиной 1 м и 20 участков длиной 8,5 см и присоедините их к тройникам. Нарежьте и покрасьте картон (стр 10-12) и 1-метровые участки труб.

Солнечные панели должны располагаться минимум на 30 см ниже бака и находиться южной стороне крыши или стены дома. Для оптимального поглощения солнечной радиации панели нужно устанавливать под углом таким же, как географическая широта месторасположения вашего дома плюс 10°. В Лондоне, например, угол составит 61°. Алано рекомендует менять пластиковые бутылки каждые 5 лет. Со временем пластик становится непрозрачным, что уменьшает мощность водонагревателя. Да и картон к тому времени нужно будет перекрасить. Как только бутылки станут непрозрачными, вот тогда и придет время заменить их и отправить в мусорную корзину.

Вот как можно утилизировать ненужные пластиковые бутылки: экологично, чисто и энерго-эффективно!

24.12.2017

Разрабатываются с применением новейших технологий и современных материалов . Благодаря таким устройствам происходит преобразование солнечной энергии . Полученная энергия может нагревать воду, отапливать помещения, теплицы и оранжереи.

Аппараты можно укреплять на стенах, крышах частного дома, теплицы . Для больших помещений рекомендовано приобретать фабричные устройства. Сейчас гелиосистемы постоянно совершенствуются. Поэтому солнечные батареи сильно подают в цене, привлекая внимание потребителей. Стоимость фабричных устройств почти равноценна финансовым затратам, потраченным на их изготовление. Повышение цены происходит только из-за финансовой накрутки перекупщиков. Стоимость коллектора соизмерима с денежными затратами, которые потребуются на установку классической системы отопления.

Аппараты можно соорудить своими руками.

На сегодняшний момент изготовление таких устройств набирает все большую популярность. Стоит заметить, что эффективность самодельного аппарата по своему качеству сильно уступает фабричным устройствам . Но обогреть небольшое помещение , частный дом или хозяйственные постройки агрегат, выполненный своими руками, может легко и быстро.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Принцип работы

На сегодняшний момент разработаны различные виды гелиоколлекторов.

Но принцип водонагрева идентичен – все устройства работают по одной разработанной схеме . В хорошую погоду лучи солнца начинают нагревать теплоноситель. Он проходит по тонким изящным трубочкам, попадая в бак с жидкостью. Теплоноситель и трубочки размещаются по всей внутренней поверхности бака. Благодаря такому принципу происходит нагревание жидкости, находящейся в аппарате. Позже нагретую воду разрешено применять на бытовые нужды. Таким образом, можно отапливать помещение, использовать нагретую жидкость для душевых кабин как горячее водоснабжение.

Температуру воды можно контролировать разработанными датчиками. Если произошло слишком сильное охлаждение жидкости, ниже заданного уровня, то автоматически включится специальный резервный подогрев. Солнечный коллектор можно подключить к электрическому или газовому котлу.

Представлена схема работы, подходящая для всех солнечных водонагревателей. Такое устройство отлично подойдет для отопления небольшого частного дома. На сегодняшний момент разработано несколько устройств: плоские, вакуумные и воздушные приспособления. Принцип действия таких устройств очень схож. Происходит нагрев теплоносителя от солнечных лучей с дальнейшей отдачей энергии. Но в работе наблюдается очень много различий.

Видео о различных видах отопления

Плоский коллектор

Нагревание теплоносителя в таком устройстве происходит благодаря пластинчатому абсорберу. Он представляет собой плоскую пластину теплоемкого металла. Верхняя поверхность пластины в темный оттенок специально разработанной краской. К нижней части устройства приварена змеевидная трубка.

При помощи нее происходит циркуляция жидкости.

Темная селективная краска, покрывающая верхнюю поверхность пластины, поглощает мощные солнечные лучи. Отражение солнца сводится к минимуму. Поглощенная энергия прогревает теплоноситель под абсорбером. Чтобы минимизировать потери тепла – можно применить теплоизоляцию корпуса при помощи закаленного стекла. Такой материал содержит минимальное количество окислов железа. Стекло крепят над абсорбером. Устройство служит верхней крышкой корпуса. Также закаленное стекло создает «парниковый эффект» в виде изолирующей теплицы. Это значительно увеличивает нагрев абсорбера, повышая температуру теплоносителя. Такое устройство отлично подойдет для отопления частного дома. Также агрегат устанавливается в теплицы, душевые кабины, садовые оранжереи и парники .

Вакуумный коллектор

По сравнению с плоским устройством , вакуумный коллектор имеет другую конструкцию. Основными рабочими элементами принято считать вакуумированные трубки, а также теплоноситель. Благодаря высокоселективному покрытию стеклянная поверхность устройства поглощает большое количество солнца. Солнечная энергия начинает быстро нагревать внутренний теплоноситель. Ликвидация теплопотерь происходит при помощи вакуумной прослойки. Аккумулированное тепло проходит через теплосборник, двигаясь к самой системе устройства.

Полученную энергию можно применять для нагрева жидкости в накопительном баке.

Если рассматривать работу в целом, то вакуумный коллектор обладает наибольшей производительностью , по сравнению с плоским устройством. Агрегат можно устанавливать на крышу частного дома, в оранжереи, теплицы, парники, летние душевые кабины.

Самым лучшим изолятором считается вакуум.

Воздушный коллектор

Воздушный коллектор является одной из самых успешных разработок . Но солнечные батареи воздушного типа встречаются очень редко. Такие устройства не пригодны для отопления дома или горячего водоснабжения. Их применяют для кондиционирования воздуха. Теплоносителем является кислород, который нагревается под воздействием солнечной энергии. Солнечные батареи данного типа идентифицируются с ребристой стальной панелью , выкрашенной в темный оттенок. Принцип действия данного устройства представляет собой натуральную или автоматическую подачу кислорода в частные дома. Кислород при помощи солнечных излучений прогревается под панелью, создавая при этом кондиционирование воздуха.

Разрешено устанавливать воздушный коллектор можно в частные дома, коммерческие помещения.

Плюсы гелиосистем

Сокращение расхода электроэнергии минимум в 2-3 раза;
Из-за сильного истощения природных ресурсов агрегаты, выполненные своими руками, могут стать незаменимыми источниками отопления;
В воздушный аппарат , для придания специфических определенных ароматических свойств, разрешено добавлять дополнительные вещества. В воду плоского и вакуумного коллектора доливают антифризы. Они помогают не замерзать жидкости при низкой атмосферной температуре;

Видео про техническое устройство и испытание аппарата

Минусы гелиосистем

Недавнее введение устройств в эксплуатацию;
Невозможность установки агрегатов в некоторых регионах из-за часового пояса, длины светового дня, расположения местности, погодных условий;
В большинстве случаев устройство, выполненное своими руками, рекомендовано применять только как дополнительный источник энергии. Использовать солнечные батареи для полной генерации тепла нецелесообразно;

Схема подключения солнечной установки:

Что понадобится?

Для того чтобы изготовить воздушный, плоский или вакуумный агрегат своими руками, понадобятся :

Температурные датчики, находящиеся в устройстве и накопителе;
Переходники для подключения системы к холодному водоснабжению;
Водосток для горячего водоснабжения;
Специальные температурные датчики для подогрева жидкости;
Расширительный бак;
Циркуляционный насос;
Солнечный регулятор;

Чертеж конструкции:

Инструкция по сборке

В первую очередь необходимо определить габариты будущего устройства . Поэтому рекомендовано тщательно провести точный расчет площади, на которой будет находиться устройство. Важным фактором при расчете является определение интенсивности солнечного излучения. В наиболее холодных регионах энергия солнца ослаблена, в южных регионах страны – повышена. Также на расчеты влияет местоположение дома, теплицы или других источников, в которых будет располагаться агрегат. Еще одним немаловажным фактом считается материал нагревательного контура. Чем ниже показатель материала – тем меньше температура воздушного или водяного потока.

Процесс сборки

Главные этапы работы:

Производство короба;
Производство специального теплообменника, а также радиатора;
Производство накопителя и аванкамеры;
Агрегатирование;

Введение в эксплуатацию;

Производство короба

Для коробки понадобится обрезная доска 30х120 мм ±5 мм. Днище короба делают текстолитовым, оснащая его специальными ребрами. Благодаря пенопласту создается хорошая теплоизоляция . Дно покрывают оцинкованным листом.

Разрешено заменять пенопласт минеральной ватой.

Производство теплообменника

Понадобятся металлические трубки. Длина труб должна быть не менее 1,6 м. Количество: 15 штук. Также в работе необходимо использовать две дюймовые трубы длиной 0,7 м.
В утолщенных трубках следует просверлить небольшие отверстия с идентичным диаметром меньших труб. Отверстия понадобятся для установки труб. Высверленные отверстия должны быть соосными, расположенными на одной оси. Их максимальный шаг должен составлять не более 4,5 см.
Все необходимые для работы трубки необходимо собрать в целую конструкцию. Для надежности их сваривают при помощи сварочного аппарата.
На оцинковку, прикрывающую дно короба, монтируют теплообменник. Для надежности его можно зафиксировать металлическими зажимами или стальными хомутами.
Для лучшего поглощения лучей дно конструкции выкрашивают в темный оттенок. Внешние составляющие конструкции выкрашивают в светлый оттенок. Отлично подойдет белый оттенок. Он помогает снизить потерю тепла.
Около перегородок устанавливается покровное стекло. Стыки тщательно герметизируют.
Среднее расстояние между элементами конструкции равно 11 мм.

Производство накопителя

В качестве данного устройства можно использовать непроницаемый сосуд объемом 140-380 л.

Разрешено использовать как цельнокроеную бочку, так и различные сваренные конструкции. Накопительный бак следует изолировать от тепловых потерь. Аванкамера должна быть оснащена шарнирным краном – механизмом, подающим жидкость. Объем аванкамеры должен быть равен 36-40 л.

Агрегатирование

В первую очередь устанавливаются накопитель и аванкамера. Высота воды в аванкамере должен быть на 0,8 м выше, чем в накопителе. Необходимо продумать устройство перекрытия жидкости.
Коллектор, предназначенный для отопления, закрепляется на каркасе строения. Устройство, предназначенное для нагрева воды, можно разместить на крыше теплицы, оранжереи или дома. Для размещения устройства выбирают южную сторону. Установка должна иметь наклон к горизонту, равный 35-40°.
Расстояние между теплообменником и накопителем должно быть не более 50-70 см. В ином случае потери солнечной энергии будут сильно ощутимы.
Коллектор должен располагаться ниже накопителя, а накопитель ниже аванкамеры.

Введение в эксплуатацию

Готовую конструкцию необходимо подсоединить к водопроводу.

Для окончательной сборки понадобится специальная запорная арматура в виде различных переходников, сгонов или фитингов. Высоконапорные участки солнечной батареи соединяют специальными трубами диаметром 0,5 дюймов. Для низконапорных участков рекомендовано применять трубы диаметром 1 дюйм.

При помощи нижнего дренажного отверстия конструкция заполняется водой;
К устройству присоединяется аванкамера;
Производится урегулирование уровней жидкости;
Рекомендовано произвести проверку батареи на утечку воды;

После сборки и проверки конструкции можно приступать к эксплуатации;

Изготовление или покупка готового решения?

Самодельные устройства, предназначенные для отопления и нагрева воды, обладают низким КПД. Поэтому такие конструкции рекомендовано использовать для обогрева теплицы, цветочной оранжереи, небольшого частного помещения. Воздушный, плоский или вакуумный аппарат может значительно повысить уровень комфорта на даче или в загородном доме . Аппараты снижают затраты на электроэнергию, потребляемую обычными источниками питания. Благодаря введению новых технологий, применение гелиосистем набирает все большие обороты. Но для холодных регионов страны следует приобретать фабричные конструкции.

Готовые солнечные батареи обладают наиболее высокой эффективностью по сравнению с самодельными аппаратами.

Солнечные коллекторы - хороший способ сэкономить энергоресурсы.Солнечная энергия - бесплатная, так по крайней мере 6-7 месяцев в году можно получать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы - еще и помогать системе отопления.

Солнечный коллектор можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов . Или то, что вы найдете в своем гараже.

Приведенная ниже технология 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 фотоэлетрических панелей.

Главная идея - дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, которые можно купить в ближайшем магазине, или даже найти у себя в гараже. При этом эффективность коллектора остается на приличном уровне. Она ниже, чем в фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе : черная поверхность поглощает солнечное тепло, потом это тепло передается воде. Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования. Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей - антифризов.

Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без насосов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу - нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

Принцип работы такого солнечного коллектора таков:

Солнце нагревает жидкость в коллекторе
Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятора
Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде в баке
Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.

Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорберу нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

Основной элемент коллектора - абсорбер. Он состоит из металлического листа, который приварен к металлическим трубам . Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большого диаметра , расположенных горизонтально. Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально). Для соединения более толстых трубах необходимо просверлить отверстия под диаметр вертикальных труб.

Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.

Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы.

Применяется обычное оконное стекло . Оптимальная толщина - 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.

Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.

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 низкие внешние температуры в целом.

Под абсорбером закладывается утеплитель. Чаще всего используется минеральную вату. 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".

Накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.

неработающие электрические бойлеры
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), проведенные от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от баке 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 посуду . 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 оно также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.

Более особенностей строения, необходимые материалы и правила установления солнечного коллектора можно узнать, загрузив практическое пособие на веб-сайте проекта. опубликовано

Присоединяйтесь к нам в

Солнечный коллектор - это устройство, предназначенное для поглощения солнечной энергии и преобразования её в тепловую с целью дальнейшей её передаче теплоносителю. Классическое устройство представляет собой чёрную металлическую пластину, помещённую в стеклянный или пластмассовый корпус, поверхность которой поглощает радиацию. Их существует несколько видов и предназначение может быть разное. Давайте рассмотрим подробнее принцип работы этого устройства, а также поэтапное изготовление этого объекта своими руками.

В зависимости от температуры, которую могут достигать пластины, коллекторы бывают:

низких температур - не дают энергии большой мощности, они нагревают воду не более 50 градусов по Цельсию;
средних температур - прогревают воду уже до 80 градусов, поэтому их можно использовать для обогрева помещений;
высоких температур - используются в основном на промышленных предприятиях, и в домашних условиях их сделать невозможно.

Интегрированные коллекторы делятся на:

накопительные интегрированные;
плоские;
жидкостные;
воздушные.

Накопительный интегрированный или по-другому термосифонный коллектор. Он может не только нагревать воду, но и какое-то время поддерживать некоторое время нужную температуру . В нем нет насосов, поэтому он гораздо экономичнее остальных вариантов. Устройство-накопитель представляет собой конструкцию из одного или нескольких баков, заполненный водой и помещённых в теплоизоляционный ящик. Сверху на баках лежит стеклянная крышка, которая проходит через стекло и нагревает воду. Это недорогой, лёгкий в обслуживании и простой в эксплуатации вариант. Однако зимой его применение весьма затруднительно.

Плоский коллектор внешне напоминает обычный плоский металлический ящик, внутри которого помещена чёрная пластина, поглощающая солнечный свет . Стеклянная крышка ящика усиливает его, стекло имеет низкое содержание железа, такие образом способствуя поглощению всех лучей. Сам ящик термоизолирован, а чёрная пластина тепловоспринимающая, благодаря чему и выделяется тепло. Однако КПД пластины всего 10%, поэтому она дополнительно покрывается слоем аморфного полупроводника. Плоские коллекторы используются для подогрева воды в бассейнах, отопления помещений и иных бутовых нужд.

В жидкостных накопителях основным теплоносителем становится жидкость.Они бывают остеклёнными и неостеклёнными, с замкнутой и разомкнутой системой теплообмена.

Воздушные коллекторы гораздо дешевле своих водных собратьев. Они не замерзают зимой, не подтекают. Их используют для сушки сельскохозяйственных продуктов.

Существует еще один вид - концентраторы, они отличаются концентрацией солнечных лучей. Это происходит благодаря зеркальной поверхности, которая направляет свет на поглотители. Главный их недостаток - это невозможность работы в пасмурные дни, поэтому их используют в странах с жарким климатом.

Солнечные печи и дистилляторы. Дистилляторы работают на принципе испарения воды, тем самым не только дают теплоэнергию, но и очищают воду. Печи также используют как для обогрева, так и для стерилизации воды.

Фотогалерея: различные виды коллекторов

В конструкции накопительного коллектора может быть несколько баков

Плоские коллекторы чаще используют для отопления помещений и подогрева воды в бассейнах

В жидкостном коллекторе носитель тепла вода

Воздушные коллекторы можно также применять для сушки фруктов

Схема работы

Коллектор состоит из двух главных частей: светоулавливателя и теплообменного аккумулятора, который преобразует энергию радиации в тепловую энергию и передаёт её теплоносителю. Накопители могут быть вакуумными, трубными и плоскими. В первых конструкция похожа на термос: одна труба вставлена в другую, а между ними имеется вакуум, создающий идеальную теплоизоляцию. Благодаря цилиндрической форме труб, солнечные лучи попадают на них перпендикулярно и передают максимум энергии.

Солнечный коллектор состоит из двух главных частей: светоулавливателя и теплообменного аккумулятора

Теплоносителем в таких конструкциях является обыкновенная вода. Она может не только отапливать помещение, но и служить для бытовых нужд . При этом нет выделений углекислого газа в атмосферу, что весьма актуально в наши дни. К тому же не требуется никаких затрат на топливо, а эффективность коллектора составляет 80%. На большей части России в период с марта по октябрь в среднем в сутки солнцем вырабатывается 4−5 кВтч/м 2 , что позволяет небольшим устройством размером 2м 2 нагревать ежедневно до 100 л воды.

Для всесезонного использования коллектор должен иметь обширную поверхность, два контура с антифризом и дополнительные теплообменники. Таким образом, благодаря грамотно использованной энергии можно получать бесплатное тепло 7 месяцев в году, независимо от того ясно на улице или нет.

Тепловая энергия для вашего дома: как сделать коллектор своими руками?

Для изготовления устройства в ход могут идти листы поликарбоната, медные или полипропиленовые трубы.

Самой универсальной конструкцией является разработка болгарского инженера Станислава Станилова. Основной принцип действия этого коллектора - это использование парникового эффекта. Накопитель представляет собой помещённый в теплоизолированную деревянную коробку трубчатый радиатор, сваренный их стальных труб . Для подведения и отведения воды используются водопроводные трубы диаметром 1 или ¾ дюйма.

Коробка теплоизолируется со всех сторон при помощи пенопласта, пенополистирола, минеральной или эковатой. Особенно тщательно изолируется дно, куда поверх изоляции кладётся лист оцинкованного кровельного железа, на который ставится сам радиатор. Он закрепляется в коробке стальными хомутами. Металлический лист и радиатор красятся чёрной матовой краской, а коробка со всех сторон, кроме стеклянной крышки , покрывается белой краской. Покровное стекло, через которое будет проходить к радиатору солнечный свет, хорошо герметизируется. Накопителем тепла может служить металлическая бочка , помещённая в дощатой или фанерной коробке, в полости которой заполняется эковатой, сухими опилками, керамзитом, песком.

Необходимые инструменты и материалы

Основной принцип действия такого коллектора - использование парникового эффекта

стекло (например, 1700/750 мм);
рама под стекло;
оргалит для дна;
доска сечением 120/25 мм;
стальная полоса сечением 20/2,5 мм, длина 3 м;
накладка-уголок;
деревянный брусок сечением 50/30 мм;
соединительная муфта;
труба радиатора;
приёмная труба радиатора;
хомуты для крепления;
оцинкованное железо в качестве отражателя;
теплоизолятор;
бак на 200−300 литров.

Изготовление: пошаговые действия

Конструкция солнечного коллектора проста

Из досок сколачивается короб, днище которого усиливается брусом.
На дно укладывается теплоизоляция (пенопласт, пенополистирол, минеральная вата), поверх которой кладётся лист железа или жести.
Сверху ставится радиатор и закрепляется хомутами из стальной полосы.
Все соединения герметизируются, стыки и щели замазываются.
Трубы радиатора и металлический лист выкрашиваются в чёрный цвет.
Короб и бак для воды выкрашивается в серебристый цвет . Бак для воды помещается в теплоизолированный короб или бочку (между баком и стенами короба насыпается теплоизоляционный материал).
Для создания постоянного небольшого давления приобретается аквакамера с поплавковым клапаном, как в бочке унитаза. Её можно приобрести в магазине сантехники.
На чердаке дома, под крышей размещается аквакамера и накопитель воды (бак). Аквакамера помещена выше бака как минимум на 0,8 м.
Коллектор размещается на крыше южной стороны дома под углом 45 0 к горизонту.
Далее идёт соединение всей системы между собой трубами: полудюймовыми трубами монтируется высоконапорная часть системы от аквакамеры до водопроводного ввода. Дюймовыми трубами монтируются низконапорные части. Минимальное количество труб - 12 штук, но, в зависимости от расстояний между частями коллектора, понадобится 18−15 труб, но не менее 12.
Чтобы избежать воздушных пробок , система заполняется водой с нижней части радиатора. Как только вся система наполнится водой, из дренажной трубки аквакамеры польётся вода.
Открываем вентиль в трубе для заполнения бака.
Вода начинает нагреваться сразу же. Тёплая вода поднимается вверх, вытесняя холодную, и та автоматически поступает в радиатор.
Как только часть воды будет использована, поплавковый клапан в аквакамере сработает, и холодная вода снова поступит в нижнюю часть системы. Смешивания воды при этом не происходит.

В ночное время желательно перекрывать доступ воды в бак, чтобы не возникли теплопотери.

Видео: устройство воздушного солнечного коллектора для отопления дома

Видео: используем солнечную энергию для подогрева бассейна

Видео: изготовление и установка коллектора для обогрева теплицы

Видео: простое устройство для сбора солнечной энергии из пивных банок

Используйте солнечную энергию для отопления дома, обогрева теплицы или бассейна. Солнечный коллектор поможет вам сэкономить немало средств и прослужит очень долго.

2016-03-29 11:15:04

"В ночное время желательно перекрывать доступ воды в бак, чтобы не возникли теплопотери" Это возможно как-то автоматически контролировать? каждый день не всегда успеешь. М.б. обратный клапан поставить на вход?

2016-05-30 18:00:26

Фото-реле для наружнего освещения (500р) + шаровый кран с электроприводом китайский (около 1000р)

2016-06-02 22:12:58

Что делать, если крыша, на которую ставится солнечный коллектор, частично перекрывается от солнца близлежащими высотными домами и высокими деревьями ? Как увеличить вырабатываемую мощность в этом случае? Можно ли сделать систему из нескольких коллекторов, чтобы увеличить генерируемое тепло? Что делать в зимнее время во избежания замерзания системы?

Круглогодичный нагрев воды или отопление дома в зимний период за счет солнечной энергии - все это можно получить, изготовив своими руками солнечный коллектор.

В зависимости от скорости движения воды в теплообменнике, он может также преобразовать воду в пар, что может пригодиться для различных производств или нужд - будь то запуск парового двигателя Стирлинга либо пропарка бетонных изделий.

Такие устройства изготавливаются из подручных средств без серьезных затрат.

Мы рассмотрим следующие варианты:

изготовление из плоских зеркал;
из старой параболической антенны;
из шлангов.

Изготовление концентратора из старой спутниковой антенны

1. Для конструкции подойдет любая модель, позволяющая концентрировать солнечные лучи в одной точке - прямофокусная или офсетная.

2. Криволинейную поверхность параболы оклеивают лентами, вырезанными из зеркальной пленки , цельным куском оклеить ее сложно.

В качестве отражателя, годится металлизированная клейкая пленка, подойдут и кусочки зеркал.

3. Точка фокуса на спутниковой антенне соответствует району крепления конвертера.

4. Медную трубку обматывают на трубу ½- ¾ дюйма - это будет теплоприемник.

Чтобы медная трубка не деформировалась и не плющилась во время намотки, ее наполняют солью.

5. Для лучшего результата, теплоприемник окрашивают в черный цвет термостойкой краской.

Чтобы не остывал от порывов ветра, его утепляют, используя огнеупорные материалы , например, муллитокристалическое волокно.

Из плоских зеркал

Для его изготовления лучше использовать алюминиевый уголок. Обладая небольшим весом, он образует более легкую конструкцию.

Чтобы соорудить зеркальную поверхность подойдут алюминиевые полированные или тонкие листы полированной нержавейки.

Если есть остатки обрезков зеркальных нержавеющих листов, то получится вполне, бюджетный вариант.

Стеклянные зеркала слишком хрупкие и тяжелые . Вместо зеркал также подходят полистироловые пластины, покрытые фольгой на клеевой основе.

Размеры пластин не имеют решающего значения, один из вариантов - квадраты 15х15см.

С чего начинать

Как сделать теплоприемник

Этапы работ:

1. Каркас и решетку лучше изготовить из алюминиевого уголка, периметр ячеек из направляющих должен быть немного больше периметра зеркальных пластин.

2. Теплообменник собирается из медных труб:

спаять из них решетку,
для предотвращения потерь тепла, обрезками от труб закрывают щели между ними.

3. Угловые стыки направляющих просверливают, в отверстия вставляют болты длиной 70 мм, фиксируют их гайками.

4. Выбрав правильное расположение теплообменника (совпадающее с точкой фокуса), закрепляют зеркала на раме таким образом, чтобы каждое - отражало солнечные лучи в одну точку.

5. Первое зеркало закрепляется двумя шайбами таким образом, чтобы отражение солнечных лучей от него ориентировалось в точке фокуса.

Оно послужит ориентиром для следующих частей .

Поскольку крепление зеркал будет занимать достаточно времени, а солнечная активность меняется в течение суток, периодически, потребуется корректировка положения каркаса таким образом, чтобы отражение эталонного зеркала было все время в точке фокуса.

6. Второе зеркало закрепляется , и также направляется в точку фокуса.
Чтобы установленные зеркала не мешали при установке последующих, их затеняют.

7. Метод крепления от конца предыдущего зеркала возможен для первых рядов пластин.
Но, лучше, ряды зеркал устанавливать от рамы, поскольку в рядах, описывающих параболу, может не хватить длины болтов.

8. Когда пластины закреплены , устанавливаются штанги, на которых будет крепиться теплообменник.
В точке фокуса устанавливают теплообменник, он заливается водой, замеряется температура.

9. При перемещении солнечных лучей отражение от зеркал сместится в сторону, и теплообменник перестанет нагреваться.

Для беспрерывной работы продумывается установка специальной системы с механизмом, разворачивающим концентратор по направлению к солнцу.

Изготовление коллектора

1. Он представляет собой простой конструктивный вариант концентратора. Хорошо подходит для нагрева воды до 100 литров.

При таком варианте используется только та вода (как найти на участке прочитайте в статье), что нагрелась в трубах, и нет необходимости установки накопительного бака.

2. Используются полиэтиленовые или резиновые шланги черного цвета, диметром 20-25 мм. Укладывают их по спирали на пологой крыше.

В случае слишком большого наклона крыши, спираль из шланга укладывают в специально сооружённый короб.

3. Чтобы трубы не деформировались при перепадах температур, их фиксируют хомутами, пластиковыми или металлическими.

Концентратор из пластиковых бутылок

Представляет собой иной конструктивный вид - позволяющий солнечным лучам в разное время суток падать под прямым углом.

Поверхность бутылок усиливает эффект солнечных лучей , выполняя роль линзы. Прозрачная пластиковая поверхность устойчивее к ультрафиолету, нежели резиновая или ПВХ.

Главный материал, используемый для изготовления концентратора, не стоит денег, таким образом, изготовление оборудования потребует минимальных вложений.

Нужные материалы:

пластиковые бутылки одинаковой конфигурации и размера;
пакеты тетрапак из- под сока или молока;
трубы ПВХ (внешним диаметром 20 мм) и тройники для горячего водоснабжения.

Вместо труб ПВХ используют и медные трубы , но их стоимость гораздо выше.

Этапы работ:
1. Бутылки и пакеты тетрапак помыть с моющим средством , удалить этикетки.

2. Тетрапаки покрасить в черный цвет . При помощи картонного шаблона и канцелярского ножа отрезать дно бутылок по линии.

3. Теплообменник собирают из поливинилхлоридных труб диаметром 20 мм. В верхней части уголки и тройники соединяют клеем.

4. Трубы, на которые нанизываются бутылки и абсорберы из тетрапаков, для поглощения солнечной энергии, выкрашивают в черный цвет. После бутылок нанизывают абсорберы, вставляя их до упора.

5. Устанавливают конструкцию на опоре из дерева или металла, по направлению к солнцу. Для средних широт выбирают юго-восточное направление.

6. Накопительный бак устанавливается выше коллектора не менее, чем на 30 см.

На этой высоте установка насоса для создания циркуляции не нужна.

Поскольку, пластиковые бутылки, с течением времени, теряют светопроницаемость, рекомендуется раз в пять лет менять их.

Способы подключения конструкции

Распространенный, не сложный способ - это использование коллектора для нагрева воды, методом естественной циркуляции . Он подходит для летнего душа и горячего водоснабжения в доме.

Для естественной циркуляции, коллектор устанавливают на расстоянии не более 1 м от бака и ниже на 70-80 см.

Используемые трубы между баком и коллектором подбирают достаточного диаметра, не менее ¾ дюйма. Для летнего душа бак устанавливается на улице, для горячего водоснабжения помещений или бытовых нужд (про подключение стиральной машины к водопроводу своими руками прочитайте) - в доме.

Подключение по принципу естественной циркуляции.

Циркуляционный насос используется для создания принудительной циркуляции, если нет возможности установить бак на нужном расстоянии и высоте.

В зимний период воду из бака сливают , поскольку, замерзшая вода повреждает трубы.

Чтобы обеспечить нагрев воды для зимнего варианта подключения концентратора, в теплообменник заливается специальная жидкость - антифриз (незамерзающая жидкость).

Модель бака для этого способа выбирают утепленную с установленным внутри медным змеевиком (косвенный нагрев).

При такой схеме, змеевик нагревает воду, а циркуляция жидкости проходит между коллектором и змеевиком, расположенном в баке.

В данном случае , желательно, использовать принудительную циркуляцию , с установкой циркуляционного насоса . К контуру потребуется обязательное подключение расширительного бака.

Установка коллектора под прямым углом к солнечным лучам дает больший КПД. В течение года, угол наклона коллектора меняется, в зависимости, от интенсивности солнечного освещения:

летом, величина угла соответствует географической широте местности плюс 15°;
в зимнее время - минус 15°;
весной и осенью, устанавливают, почти, вертикально.

Для правильной результативной работы коллекторов к ним подключают механизм слежения за солнцем, который управляется двигателями.

Чем больше вес конструкции, тем мощнее выбирают двигатель.

Солнечная концентрированная энергия, находящаяся в зоне фокуса, может вызвать серьезные ожоги или стать причиной возгорания предметов.

Для этого, достаточно, подержать деревянный предмет в точке фокуса 30 сек.

В целях безопасности, при проведении работ, обязательно, используются защитные средства : солнечные очки, сварочная маска, брезентовые перчатки.

Для изготовления солнечных коллекторов народные умельцы используют старые оконные рамы , холодильники, электрические бойлеры и другие подручные предметы и материалы.

Изготовление солнечных коллекторов под силу каждому, требуется лишь знание законов физики и навыки работы с несложными инструментами.

Что такое солнечный коллектор и как его изготовить своими руками, наглядно показано в предлагаемом видео.

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 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.

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.

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.

Когда на улице жарко, в мире существенно возрастает количество такого мусора как пластиковые бутылки. Это бутылки от минеральной воды, от соков, пива и много другого. Одним автором был предложен способ, как этот материал можно использовать при создании очень полезной самоделки . Речь идет о таком устройстве как солнечный коллектор, который позволяет получать бесплатно горячую воду от солнечной энергии.

Автором этой самоделки стал бразилец по имени Jose Alano. Ее особенность в том, что такой коллектор способен активно работать как при восходе, так и закате солнца. Все дело в том, что солнечные лучи проникают сквозь бутылку и нагревают воду. Если же говорить о коллекторах со стеклом, то там солнечные лучи отражаются от поверхности, если не проходит под углом близкому к 90 градусам.

Материалы и инструменты для самоделки:
- пластиковые бутылки (их количество зависит от масштаба коллектора);
- тетра пака от сока или молока;
- ПВХ труба с внешним диаметром 20 мм и тройники (можно использовать медную трубку, но это дорогой материал);
- картон;
- канцелярский нож;
- черная термостойкая краска;
- ножницы;
- накопительный бак.

Процесс изготовления коллектора:

Шаг первый. Подготовка бутылок
Для создании коллектора нужны бутылки одинаковой формы, поэтому нужно немного постараться и найти их подходящее количество. Это нужно для того, чтобы можно было вставить бутылки друг в дружку, таким образом, образуется цепь из бутылок.

Когда бутылки найдены, нужно их вымыть и снять этикетки. Далее берется картон и из него изготавливается шаблон. Впоследствии, используя этот шаблон, у бутылок нужно отрезать нижнюю часть на заданном уровне. Это удобно делать канцелярским ножом.

Шаг второй. Делаем абсорбер
Чтобы сделать абсорбер понадобится тара от молока или соков (тетра паки). Пакеты нужно хорошенько промыть, поскольку содержимое при нагревании закиснет, и будет издавать неприятный запах. После сушки материал нарезается так, как указано на картинках. После этого его нужно покрасить черной краской (термостойкой).

Шаг третий. Собираем коллектор
Теплообменник собирается из ПВХ труб, диаметр которых составляет 20 мм. Для этих целей нужно использовать только те трубы, которые предназначены для горячего водоснабжения. Уголки и тройники в верхней части соединяются с помощью клея для ПВХ. Чтобы повысить КПД коллектора, трубы нужно покрасить в черный цвет.

Собирается конструкция следующим образом. Сперва нужно взять бутылку и надеть ее на бутылку горлышком вперед. Затем берется абсорбер (тетра пак) и вставляется в бутылку до упора. Длина трубы составляет порядка 105 см, при этом количество бутылок на ней собранных таким образом не должно быть более пяти.

Шаг четвертый. Установка коллектора
Для установки коллектора понадобится деревянная или металлическая опора. Его нужно развернуть так, чтобы на него падало солнце, нужно ориентироваться на южном направлении.

Чтобы вода могла циркулировать естественным образом, бак нужно разместить по уровню выше коллектора. Теперь холодная вода будет опускаться вниз, так как она тяжелее, а горячая будет расширяться и поступать в бак. Расстояние от коллектора до бака должно быть минимум 30 см, тогда циркуляция будет проходить с нужной интенсивностью. Благодаря такому подходу никакие помпы не будут нужны. Бак нужно утеплить, чтобы снизить тепловые потери.

Еще систему можно оснастить турбулентным редуктором. Он нужен для того, чтобы горячая вода поступала в бак плавно и без напора, при этом плавно перемешиваясь с холодной. Изготавливается он из бутылки с закрытым дном, в ней нужно сделать ряд отверстий.

СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ ИЗ ПЛАСТИКОВЫХ БУТЫЛОК

О солнечных водонагревателях (солнечных водяных коллекторах) вообще…

Подавляющее большинство дачников хотело бы иметь на даче душ с солнечным подогревом воды. Но дальше примитивной бочки, установленной на крышу душевой кабинки дело обычно не идет. 99% не догадываются соорудить вокруг этой бочки даже простейший каркас и обтянуть его полиэтиленовой пленкой (что повысило бы использование солнечной энергии раза в 2, как минимум! Попробуйте войти в закрытую пленочную теплицу в солнечный день!). Наиболее продвинутые вставляют в эту бочку ТЭН (термоэлектрический нагреватель) и усердно греют им атмосферу.
Между тем, наверное каждый школьник знает, что на каждый квадратный метр поверхности перпендикулярный солнечным лучам, падает 600-1000 Ватт энергии в час! Ну просто грех ее не использовать в летнее время! Когда особенно приятно после жаркого дня принять душ перед сном, да и в течении дня освежиться не помешает. Но ведь не ледяной же водой из скважины или колодца.

Те, кто был в Греции или Италии, наверняка обратили внимание, что практически на каждом доме стоит гелиоколлектор-водонагреватель. Хотя устроены они в принципе, достаточно просто, в их работе есть много нюансов. Например - постоянный подпор воды, термоизоляция накопительного бака, организация циркуляции воды между баком и собственно коллектором и т.д.

Но самостоятельное изготовления подобных систем чрезвычайно и трудоемко, и дорого, и вобщем, при дилетантском подходе сулит больше хлопот, чем выгоды.
В самом деле, надо сделать герметичный коллектор, организовать циркуляцию воды и ее регулярное пополнение, избежать перемешивание уже нагретой воды со свежей холодной. А на зиму все это дело сливать (у нас тут не Греция с +12 в январе). И чего ради? Толи дело родная железная бочка! Налил - нагрелась, слил на зиму - нет проблем. Ну и что, что работает она всего 10-15 аз в году. Зато без хлопот.

Вот все эти проблемы и удерживают дачников от создания нормального и эффективного солнечного коллектора водонагревателя.
Но мне кажется, что при использовании пластиковых бутылок многие проблемы решаются. Остаются все «прелести» простоты примитивного «бочкового» солнечного водонагревателя и добавляются преимущества настоящего коллектора, с циркуляцией воды. И эти преимущества станут очевидны по ходу описание водонагревателя.

Солнечный водонагреватель коллектор из пластиковых бутылок.

Что такое пластиковая ПЭТ бутылка, вам объяснять не надо. Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные из под газированной питьевой воды. Хотя не знаю, с темными бутылками я не экспериментировал.
Если в такую бутылку налить воды и поставить на солнце, вода в ней довольно быстро нагреется. Но бутылка имеет весьма ограниченный объем! 2-2,5 литра максимум. А что бы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50-60, лучше больше 100.
Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Чтобы холодная вода могла в них втекать, а теплая - вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии. Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т.е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!

Вначале я хотел организовать проточность бутылки через создание специальной пробки. Например с соосными трубками. В одну втекает, в другую вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нормального классического солнечного коллектора. Поэтому я решил пойти другим путем - соединением бутылок и созданием из них своеобразной прозразной трубы, которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.

Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, я подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло - кольцевая пилка для сверления отверстий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70-100 руб). При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручивается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным сверлом 6-8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т.к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив - пупырышек. Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, что бы сверло не рыскало.

Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось, не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на применение силиконовых герметиков. Тщательно обезжирив поверхности ацетоном, я намазал резьбу бутылки и ввинтил ее в донышко. А потом обильно замазал стык герметиком и снаружи. Для надежности оставил бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3-4 мм/сутки, как сказано в инструкции).

Поскольку я всего лишь собирался отработать технологию и провести эксперимент, я ограничился последовательным соединением всего 3 бутылок. Герметичность стыков получилась абсолютная! На фото бутылки с водой лежат на картоне и как видите, никаких потеков воды! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ - ножом не отковырнешь!
За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода великолепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора - водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки ок. 35 см). Т.е. площадь коллектора составила 0,1 кв. метр, а емкость ок. 6 литров. Нетрудно подсчитать, что на 1 кв. метре уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по киловатту энергии! Да эту воду не то что нагреть - вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40-45 градусов можно 2-3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.

Теперь собственно о проекте водонагревателя.

Например, мы делаем 10-20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5-6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому мы соединим наши модули параллельно! И будем использовать из в режиме бочки: налил - нагрел - использовал (или слил в термоизолированный накопитель).
Что бы подключить все наши модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, например, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле. Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность, просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввинтить модуль в пробку.

Модули, разумеется должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верхней бутылке модуля необходимо просверлить небольшое отверстие, 2-3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например от насоса или водонапорного бака, на рисунке Вент.2). А другой вентиль будет разборный, через него будет сливаться теплая вода (на рисунке Вент.1).
Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим образом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сообщающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый. Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2 и водонагреватель начинает свою работу.
Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1 и нагревшаяся вода начинает стекать из разборной трубы.

Вот собственно и все.
Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.

Немного о конструкции.
Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика желательно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэтилен («пеноплекс»). Верх ящика затянуть полиэтиленовой пленкой или стеклом, что бы ветер не охлаждал бутылки.

Угол наклона - минимальный, градусов 10-20-30, не более.
Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отношению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются.
Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад давления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок. Хотя я при испытаниях ставил свой 3-х бутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,1 атм., при работе я бы рисковать не стал.

Размер всего водонагревателя - на вкус создателя. Для 200 литров потребуется ок. 110 бутылок, которые займут площадь ок. 3 кв.метров. Правда и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!
Можно использовать нагреватель в режиме «налил - вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды.

Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на солнце).
Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость) однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги. Ну труба, пара вентилей и 2-3 тюбика силиконового герметика по 45-50 руб/шт. А бутылки из под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и знакомых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок и сможете сделать себе очень достойный и производительный солнечный водонагреватель. Итого: 300-500 рублей максимум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!
* * *
Экспериментируя с элементами проточно - накопительного солнечного водонагревателя из пластиковых ПЭТ бутылок, я как то заметил, что температура темной (коричневой) бутылки из под пива, даже на ощупь выше, чем у прозрачной из под воды. Это натолкнуло меня на мысль провести простой эксперимент с бутылками разных цветов и видов, с целью выявить самые эффективные из них с точки зрения нагрева.
В самом начале я считал, что нет лучше бутылки для водонагревания, нежели прозрачная. Солнце греет воду непосредственно, без посредников. Как же я заблуждался! Самые первые результаты опытов развеяли мои теории в пух и прах.

Условия проведения эксперимента были просты. Я просто выставил ряд бутылок у стенки сарая, которая обращена примерно на юго-восток. Поскольку условия для всех бутылок были совершенно одинаковы, я никак их не термоизолировал и ориентировал. Т.е. именно так, в спартанских условиях эта бывшая в употреблении ПЭТ тара и должна была проявить свой истинный характер.

Были подготовлены бутылки согласно списку в таблице. При этом я использовал следующие соображения.

1) Подразумевалось, что экранирование задней (неосвещенной части бутылки) алюминиевой фольгой позволит отразить непоглощенные водой ИК-лучи и отразить их обратно в бутылку.

2) Зачернение задней части бутылки (резино-битумной мастикой из аэрозольного баллончика) позволит «поглотить» прошедшие через бутылку ИК-лучи. Одна из бутылок была зачернена сплошь, т.е. со всех сторон и стала черной и матовой.
Все было сделано накануне и на следующий день все бутылки встретили рассвет на месте проведения эксперимента. Учитывалось и температура окружающего воздуха (в тени поблизости) и ветер, обдувающий бутылки.

Солнце в этот день светило сквозь небольшую дымку, т.е. не давало полного накала, но поскольку все были в равных условиях, это можно не учитывать.
Результаты этого эксперимента приведены в таблице. Кстати, если кто то думает, что вода в 52 градуса - это «так себе» - попробуйте подержать в ней руку, хотя бы минуты 2… Только запасите послеожоговой мази побольше… А заодно измерьте температуру горячей воды из крана в квартире. Вряд ли она будет сильно выше.

Какие выводы можно сделать?

1. Собственно прозрачная вода - весьма плохой поглотитель ИК-лучей. Они практически проходят сквозь нее не задерживаясь. Как видите, прозрачная бутылка осталась самой «холодной». Нагрев можно смело отнести за счет неабсолютной прозрачности самой бутылки, а не непосредственного нагрева воды в ней.

2. Наличие фольги на задней стенке бутылки так же слабо влияет на нагрев. Уж не знаю почему. Возможно нагрев происходит только на передней стенке бутылки, возможно фольга кроме линзы отражателя выполняет еще и роль радиатора - охладителя.

3. Прозрачная с зачерненным дном выглядит уже гораздо лучше (на 8 %). Но очевидно, тут начинало сказываться и изменение угла освещения солнцем. По мере изменения угла освещения, изменялась и площадь задней поглощающей поверхности.

4. Лучше всех проявила себя именно полностью зачерненная бутылка. Черная матовая поверхность практически полностью поглощала ИК-лучи. А поскольку ПЭТ бутылка круглая, угол освещения не имеет принципиального значения.

5. Так же весьма неплохо проявили себя и бутылки из темного пластика. Это говорит о том, что поглощение тепла ПЭТ-бутылками идет в основном стороной, обращенной к солнцу. И очень слабо - собственно «внутренностями» бутылки (водой). И совсем никак - задней стороной.

Это позволяет сделать вывод о том, ЧТО собственно должен представлять из себя солнечный коллектор из пластиковых ПЭТ бутылок.
Это должен быть ящик, с хорошо утепленным дном, куда уложены ПЭТ бутылки.

Сторона бутылок, обращенная к солнцу, должна быть зачернена какой либо матовой краской (тот же «Кузбасс-лак» или резино-битумная мастика). Сверху ящик закрыть либо тонким стеклом, либо затянут полиэтиленовой пленкой, для защиты от ветра.
Такая конструкция солнечного проточного или накопительного нагревателя из ПЭТ бутылок будет самой эффективной. Кстати, эти же результаты позволяют прикинуть конструкцию и наиболее эффективного «классического» водонагревателя. Совершенно очевидно, что его «зеркало» вовсе не обязательно должно быть прозрачным. А уж если оно прозрачное - то «дно» должно быть абсолютно теплопоглощающим.
Теперь поговорим о «месте» такого нагревателя в системе дачного водоснабжения горячей водой.
Разумеется, наличие на крыше подобного нагревателя еще не гарантирует, что у вас будет горячая вода. Бывают и продолжительные ненастья, и по ночам, особенно в демисезонье, вода будет в таком нагревателе сильно остывать.

Мне думается, что подобный водонагреватель выполняет 2 функции.

А) Позволяет вам за «сущие гроши» убедиться, что солнечный водонагрев возможен и это реальность. Ведь не каждый решится вот так с бухты-барахты строить солнечный коллектор, вкладываясь в солидные деньги ради пока эфемерной экономии электричества, дров, денег. Этот водонагреватель за 500 рублей окупится за сезон и даст вам прочувствовать прелесть момента.

Б) Этот водонагреватель позволит РЕАЛЬНО вам экономить деньги в виде дров, электричества, газа и т.д. работая в качестве системы водоподготовки для ЛЮБОГО промышленного водонагревателя.

Расход горячей воду в каждой семье свой. Но в любом случае, она должна быть и всегда. Поэтому, как только заканчивается нагрев воды в солнечном коллекторе, ее сразу следует отправить в хорошо термоизолированный накопитель, из которого и происходит расход горячей воды. В этом же накопителе должен быть установлен и ТЭН, который позволит получить горячую воду в период продолжительного ненастья. Либо к нему можно подвести дровяную водогрейку.
Но в любом случае, собственно солнечный водонагреватель - лишь часть системы подготовки горячей воды. Тогда горячая вода будет в доме или душе всегда и круглосуточно. Хотя конечно его можно использовать и сам по себе. Просто горячая вода буде готова к обеду.

"Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.