Простое схема солнечный коллектор. Как собрать и изготовить солнечный коллектор своими руками

В этой публикации представлены результаты объемных исследований блогера Сергея Юрко. Показаны 3 солнечных коллектора, изготовленные мастером своими руками и наиболее эффективный из них – так называемый 3 пленочный коллектор, он нагревает воду до 60 градусов. Есть более простой 2 пленочный, и он способен доводить воду до 55 градусов. Самый простой и самый дешевый 1 пленочный, но он обеспечивает прогрев только до 35 или 40 градусов.

Стоимость одного квадратного метра этих примитивных коллекторов примерно в тысячу раз дешевле заводских аналогов, и поэтому возникает вопрос: а что же такого хорошего в фирменных коллекторах, что они стоят в тысячу раз дороже примитивных, которые может изготовить своими руками любой человек за несколько часов, потратив мизерные деньги.

Будем сравнивать простые коллекторы с дорогими заводскими моделями по эффективности, экономической целесообразности и другим характеристикам. И далеко не всегда это сопоставление в пользу заводских устройств. Ролик на тему: сделаем простейшие солнечные коллекторы и посмотрим, на что они способны. А также выясним, при каких случаях имеет смысл отказаться от дешёвого солнечного тепла с этих примитивных конструкций, чтобы заплатив сотни или тысячи раз дороже, получить такой же эффект от более дорогих устройств.

Личный интерес автора ролика к теме основан на предположении, что заводские солнечные коллекторы являются эволюционным тупиком солнечной тепловой энергетики, поскольку, например, солнечные батареи за последние несколько десятилетий подешевели больше чем в сто раз и график показывает процесс снижения цен.

Возникает мысль, что эволюция солнечных коллекторов пошла не по тому пути и поэтому имеет смысл вернуться к самым простым технологиям.

Черная пленка является единственной, из чего состоит 1-пленочный примитивный коллектор, то есть на пленку наливается вода и очевидно, что во время солнца это вода нагреется. Её можно купить на базаре в любом городе. Мастер приобрел три квадратных метра за 15 гривен. Стоимость коллектора выходит 15 евро цент за квадратный метр.

Но имеет смысл добавить еще одну – прозрачную пленку, которая покроет поверхность нагреваемой воды. Температура нагрева радикально увеличивается, поскольку вторая пленка останавливает испарение воды. Её продают на любом базаре для теплиц и из-за этого второго слоя стоимость коллектора увеличивается до 35 евро центов за квадратный метр.

Но есть еще и 3 пленочный вариант и дополнительная пленка тоже является прозрачной, она увеличит стоимость коллектора до 55 евро центов за квадратный метр.


Функция 3 пленки, как и у стекла заводского плоского коллектора, то есть между стеклом и черным абсорбером формируется слой воздуха толщиной несколько сантиметров, воздух является теплоизолятором.

Сколько пленок нужно для хорошего нагрева воды?

Экспериментальные измерения дали неожиданные результаты, поскольку оказалось что в нашем случае результат применения третьей пленки не является таким эффективным, как в случае заводского плоского коллектора – температура нагрева воды увеличивается, но всего лишь на несколько градусов. Причем наша тройка коллекторов может иметь разные конструкции. К примеру 2 пленочная – прозрачная полиэтиленовая пленка, продается на базарах в виде рукава. Вода заливается внутрь рукава, а роль нижней черной пленки выполняют черная поверхность крыши многоэтажки.


Аналогичное исследование, но с рукавом из не прозрачной, а черной пленки. Если вторая пленка черная, вариант предпочтительнее только при условии хорошей циркуляция воды через систему. Коллектор нагрел 100 литров воды до 66 градусов. Можно заметить несколько усложнений конструкции, в том числе лист пенополистирола толщинoй 3 сантиметра. но эксперименты показали, что теплоизоляция под коллектором увеличит температуру нагрева, но не радикально.

Эксперимент в августе с нагревом воды при температуре воздуха в тени 35 градусов показал, что пленочный коллектор на хорошей теплоизоляции нагрел воду до 63 градусов и в тот же самый момент другой коллектор нагрел воду до 57 градусов, хотя под ним теплоизоляции нет и его первая пленка лежит прямо на земле.

Дополнительные функции кустарного садового коллектора

Также интересно обратить внимание, что однопленочный коллектор во время дождя выполняет функцию сбора дождевой воды что для некоторых домов и местности может оказаться актуальным. кроме этого, 1 пленочные и 2 пленочные коллекторе ночью могут выполнять функцию градирни, то есть они отбирают тепло из воды, используемой для систем охлаждения. Можно использовать в режиме, когда днем через них циркулирует вода, которую нужно нагревать. а ночью коллектор охлаждает воду баков. днем вода из них используется для отбора тепла. в результате чего она нагревается. и поэтому следующей ночью ее нужно опять охлаждать коллекторами.

Интересно заметить, что высота воды в коллекторах может превышать несколько сантиметров. они являются одновременно и солнечным коллекторам и баком для горячей воды. То есть они работают как хорошо известная черная бочка на летнем душе.

Но очевидно, что после исчезновения солнца вода в коллекторе охлаждается. Для этого случая может оказаться интересным коллектор с тремя слоями пленки, вода в котором охлаждается медленно.

На фото. Стоимость заводских тепловых коллекторов в тысячу раз дороже представленных самодельных.

Статистика по измерениям эффективности самодельных и заводских солнечных нагревателей

1 августа проводил эксперимент по измерению производительности 2 пленочного коллектора. На протяжении солнечного дня измерял температуру воды и заносил в таблицу.

насколько эффективен нагреватель воды с пленкой

В следующий таблице интерпретация полученных результатов, в столбце количество теплоты, которую реально производил коллектор.


Описано в примечании фото, как рассчитывалось по результатам измерений температуры. В другом столбце количество солнечной радиации, которая попала на солнечный коллектор. причем важно заметить, что она зависит от угла солнца над горизонтом, точнее от синуса этого угла.

Интересно, что в данный временной промежуток производство тепла коллектором было больше, чем количество солнечной радиации. но никакого парадокса нет, если обратить внимание на разницу температур. В это время температура воздуха была больше, чем воды в коллекторе, и поэтому она нагревалась не только из-за поглощения солнечной радиации, но и вследствие нагрева от более теплого воздуха. но в другие временные промежутки вода была уже теплее воздуха. причем, чем больше разница температур, тем больше тепловые утечки из воды в окружающий воздух. тем меньше полезного тепла производят коллектор. Можно прийти к выводу, что как только температура воды достигнет примерно 60 градусов, она прекратит нагреваться, поскольку упомянутые тепловые утечки сравняются с поступлением энергии Солнца в коллектор.

В правом крайнем столбце таблицы зафиксирована измеренная мощность нагрева коллектора на единицу площади, ее можно сравнить с столбцом с мощностью нагрева одного квадратного метра заводского коллектора в тех же условиях. Описано, как вычислял мощности. Один квадратный метр заводской модели имеет преимущество над такой же площадью самодельного только при работе на высоких температурах воды. а если нужно греть воду с температурой выше 60-70 градусов, то кустарный коллектор не сможет работать вообще. в то же время 1 квадратный метр самодельного теплообменника произведет тепла заметно больше, чем один квадратный метр фабричного, когда температура воды меньше температуры окружающего воздуха.

Результаты объясняются энергетическими характеристиками 2 пленочного коллектора.

А это оценка характеристик других типа примитивных нагревателей.

Приблизительные характеристики заводских плоских коллекторов, представленных в паспорте.

В интернете можно найти такие характеристики практически для любой марки. По таблице видно, что фирменный обменник тепла имеет преимущество по этому коэффициенту, благодаря чему он способен работать на высоких температурах. но с другой стороны самопальный коллектор работает намного лучше заводского в случае, если нужно подогреть воду с температурой ниже воздуха. Например, если нужно нагревать 10 градусную воду подземной скважины во время 30-градусной жары. дело в том, что коэффициент корректнее называть не тепловыми потерями, а коэффициентом теплообмена. Поскольку если вода в коллекторе холоднее воздуха, то в коллекторе нет тепловых потерь, а наоборот, из более теплого воздуха в него поступает дополнительное тепло. Данный коэффициент интерпретируется так, что если разница температур между водой и воздухом увеличивается на 1 градус, то обмен тепла через каждый квадратный метр коллектора увеличивается на 20 ватт.

Эта характеристика (оптический КПД) показывает кпд преобразования солнечной радиации в полезное тепло в условиях, когда температура теплоносителя в коллекторе равна температуре окружающего среды. В примечании описано, почему у простейших коллекторов этот показатель немного лучше, чем у заводских. Но это указан кпд нового чистого коллектора, а примитивные очень чувствительны к грязи. Текст ниже описывает, как много грязи накапливается в них течение эксплуатации.

Грязь и пузырьки в простых самодельных коллекторах

* В воду 1-пленочного коллектора извне приходит очень много разнообразной грязи. В 2-х и 3-пленочных устройствах эта проблема выражается в пылевом налете на верхней пленке, и после высыхания воды дождя или росы эта грязь группируется в непрозрачные пятна, которые могут очень заметно уменьшить КПД коллектора. Но с другой стороны, есть несколько несложных способов удалять эту грязь после дождя.
* Из воды тоже выпадает много грязи в виде мелких хлопьев на поверхности воды или крупных хлопьев на дне. Эти выпадения усиливаются из-за нагрева воды.
* Также накапливается «белый налет» (на верху 1-й и низу 2-й пленки), который заметно снижает КПД. Он прикрепляется к пленкам очень прочно, т.е. потоком воды не удаляется (и щеткой он оттирается с большим трудом и не полностью). Возможно, это выпадение солей из нагретой воды, возможно, это последствия разложения полиэтиленовых пленок.
* Часть грязи в коллекторе может быть объяснена продуктами разложения полиэтилена вследствие УФ-радиации и высокой температуры. Обычно полиэтилен разлагается на перекись водорода, альдегиды и кетоны. В основном, это газы или жидкости, хорошо растворимые в воде. т.е. в осадок они вроде бы не должны выпадать.
* КПД коллектора также снижается из-за большого количества газовых пузырьков (диаметром до нескольких миллиметров на верху 1-й и низу 2-й пленки), которые выделяются при нагреве воды (При нагреве уменьшается растворимость газов в воде). Интересно, что при расположении коллектора на земле на его 1-й пленке пузырьков практически нет (но они есть на низу 2-й)
* Под 2-й пленкой могут образовываться большие пузыри, а также воздух в складках. Эти участки быстро запотевают, и это уменьшает КПД.
* На краях коллектора 2-я пленка может не прилегать к воде: на таких участках низ запотевает и поэтому плохо пропускает солнечную радиацию.
* В 3-пленочных коллекторах могут быть запотевания низа 3-й пленки. Это случается при неправильной установке 2-й пленки (из-за чего пар из коллектора может проникать под 3-ю пленку) или из-за её повреждений. В таких случаях нужно устанавливать 3-ю пленку так, чтобы ветер слегка вентилировал пространство между нею и 3 слоем.

Загрязнение воды коллекторов из-за разложения полиэтиленовых пленок

Это разложение будет из-за одновременного воздействия кислорода воздуха, ультрафиолетовой солнечной радиации и температуры 50-60 град. Полиэтилен разлагается на альдегиды, кетоны, перекись водорода и др.
При нагреве в коллекторе каждого 1 куб. м воды его полиэтиленовые пленки будут выделять порядка 1 г продуктов разложения (На 1 кв. м коллектора приходится около 100 г 1-й и 2-й пленок, и за время своей службы они выделят, по очень приблизительным оценкам, около 10 г «продуктов разложения» и нагреют порядка 10 куб. м воды). Но непонятно, сколько из этих 1 мг/ литр перейдет в воду, а сколько улетит в атмосферу, выпадет в осадок на дне коллектора и бака горячей воды, перейдет в тот «белый налет» (о котором я говорил в предыдущем тексте), не выйдет за пределы массы полиэтилена
Кроме того, непонятно благоприятное влияние на очистку воды вследствие ее пребывания и нагрева в коллекторе (а там из нее выпадает очень много осадка), а также вследствие пребывания в баке горячей воды. Таким образом, по приблизительным оценкам, в воду поступит 0,1-0.5 мг / литр продуктов разложения полиэтилена, которые распределятся между десятками хим. веществ с концентрациями по 0.001-0,1 мг на литр нагреваемой воды. Поскольку это недалеко от ПДК вредных веществ, консультация с СЭС лишней не будет. Например, согласно стандарту ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»:
– Есть ограничения по 13 шт. альдегидов – ПДК от 0,003 мг / литр до 1 мг / литр, например, ПДК формальдегида – 0.05 мг / литр, а самые жесткие требования к бензальдегиду – 0.003 мг / литр
– ПДК перекиси водорода – 0,1 мг / литр
– По 3 шт. экзотических кетонов тоже есть ограничения с ПДК 0,1-1,0 мг / литр

Выводы:

1) Если вода «застоялась» коллекторах, то концентрация «продуктов разложения» в ней будет в разы или десятки раз больше. Возможно, такую воду лучше выбрасывать.
2) Желательно использовать более тонкие пленки (они будут давать меньше «продуктов разложения»).
3) Пленки желательно как можно стабилизированные. Например, тепличная предпочтительнее обычной (не подкрашенной) полиэтиленовой, она стабилизируется против воздействия УФ-радиации. Другой пример: полиэтилен высокой плотности медленнее разлагается из-за высокой температуры, чем низкой плотности.
4) Отношение площади коллекторов к потребности объекта (в горячей воде) желательно как можно меньше. Т.е., например, при суточной потребности 10 куб. м горячей воды, станция с 50 кв.м. коллекторов дает загрязнение (концентрация вредных веществ) воды в десятки раз меньше, чем станция с 500 кв.м. коллекторов, в том числе и из-за более низкой температуры нагрева воды коллекторами, что уменьшает скорость разложения полиэтилена.
5) Если 2-я пленка коллекторов будет черная (а не прозрачная), то загрязнение воды должно быть в разы меньше (поскольку УФ-излучение проникает только в верхний слой 2-й пленки).
6) Можно подумать над таким вариантом работы солнечной станции, когда коллекторы нагревают
техническую воду, которая затем передает свое тепло через теплообменник чистой воде ГВС.

Какую лучше применять пленку для сбора солнечного тепла – черную или прозрачную?

Оптический кпд заметно уменьшается из-за воздушных пузырьков и запотевания второго слоя пленки коллектора. это к тому, что кпд реально эксплуатируемого устройства по всему сроку эксплуатации окажется на несколько десятков процентов меньше. Поэтому не имеет смысла стремиться к дорогим пленкам с большой долговечностью, поскольку за несколько месяцев эксплуатации на них накопится столько грязи, что пленки захочется заменить. Из-за таких проблем с разнообразной грязью склоняемся к тому, что 2 пленка должна быть все таки непрозрачной, а черной.

У этого коллектора черная пленка и нет радикального уменьшения кпд из-за грязи. Но у него есть проблема – солнце нагревает только тонкий верхний слой воды. Тем не менее существует несколько вариантов решения проблемы, которые будут получены после исследований.

Важно иметь ввиду что ветер увеличивает коэффициент теплопотерь примитивных коллекторов, а в случае однопленочного это влияние ветра может быть радикальным, так как увеличиваются потери тепла из коллектора вследствие испарения воды и может дойти до того, что даже в идеально солнечный день, но при сильном ветре и низкой влажности 1-пленочный сможет нагреть воду только на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Кроме этого коэффициент к1 нужно увеличить на несколько десятков процентов, если под коллектором нет теплоизоляции и он лежит непосредственно на земле, на поверхности крыши и тому подобное.

Во 2 серии этого фильма сравниваются примитивные и заводские коллекторы по темам работы зимой, простоте подключения, экономической целесообразности, областям применения на практике.

Вторая часть (о работе зимой)

3, 4 серии (техобслуживание)

– Эксперимент с заливкой воды в рукав полиэтиленовой пленки:

Удорожание традиционных источников энергии побуждает собственников частных домов подыскивать альтернативные варианты обогрева жилья и нагрева воды. Согласитесь, финансовая составляющая вопроса отыграет не последнюю роль при выборе отопительной системы.

Один из наиболее перспективных способов энергообеспечения – преобразование солнечного излучения. Для этого задействуют гелиосистемы. Понимая принцип их устройства и механизм работы, сделать солнечный коллектор для отопления своими руками не составит большого труда.

Мы расскажем вам о конструктивных особенностях гелиосистем, предложим простую схему сборки и опишем материалы, которые можно задействовать. Этапы работ сопровождаются наглядными фотографиями, материал дополнен видео-роликами о создании и вводе в эксплуатацию самодельного коллектора.

Современные гелиосистемы – один из получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются или солнечные коллекторы. Технология на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Домашние мастера изобрели более дешевый вариант – спиральный теплообменник из .

Интересное бюджетное решение – абсорбер гелиосистемы из гибкой полимерной трубы. Для соединения с устройствами на входе и выходе применяются подходящие фитингиВыбор подручных средств, из которых можно изготовить теплообменник солнечного коллектора, достаточно широк. Это может быть теплообменник старого холодильника, полиэтиленовые водопроводные трубы, стальные панельные радиаторы и пр.

Важным критерием эффективности выступает теплопроводность материала, из которого изготовлен теплообменник.

Для самостоятельного изготовления оптимальным вариантом является медь. Она обладает теплопроводностью, которая составляет 394 Вт/м². У алюминия этот параметр варьируется от 202 до 236 Вт/м².

Однако большая разница в параметрах теплопроводности между медными и полипропиленовыми трубами вовсе не означает, что теплообменник с медными трубами будет выдавать в сотни раз большие объемы горячей воды.

При равных условиях производительность теплообменника из медных труб будет на 20% эффективнее, нежели производительность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменники, изготовленные из полимерных труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты обойдутся гораздо дешевле.

Вне зависимости от материала труб, все соединения как сварные, так и резьбовые, должны быть герметичны. Трубы можно располагать как параллельно друг к другу, так и в виде змеевика.

Схема по типу змеевика уменьшает количество соединений – это снижает вероятность протечек и обеспечивает более равномерное движение потока теплоносителя.

Верх короба, в котором находится теплообменник, закрывается стеклом. В качестве альтернативы можно использовать современные материалы, типа акрилового аналога или монолитного поликарбоната. Светопрозрачный материал может быть не гладким, а рифленым или матовым.

Выводы и полезное видео по теме

Процесс изготовления элементарного солнечного коллектора:

Как собрать и ввести в эксплуатацию гелиосистему:

Естественно, самостоятельно сделанный солнечный коллектор не сможет конкурировать с промышленными моделями. Используя подручные материалы, довольно сложно добиться высокого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и финансовые затраты будут гораздо меньше по сравнению с приобретением готовых установок.

Различные солнечные коллекторы появились на рынке достаточно давно. Это устройства, использующие энергию солнца для нагрева воды на домашние нужды. Но приобрести популярность среди пользователей им мешает высокая стоимость, это беда всех альтернативных источников энергии. Например, общие затраты на приобретение и монтаж установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но выход есть: можно сделать солнечный коллектор своими руками из доступных по цене материалов. Какими способами это реализовать, будет рассказано в данном материале.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

• воздушные;
• водяные плоские;
• водяные вакуумные.

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит с другой.

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Простое устройство и принцип работы позволяют выполнять изготовление коллекторов воздушного типа своими руками. Но потребуется много материала для нескольких коллекторов, а подогреть воду с их помощью все равно не получится. По этим причинам домашние умельцы предпочитают заниматься водяными нагревателями.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник - пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

Данный вид – самый популярный среди покупателей из-за оптимального соотношения цена - качество, а среди домашних мастеров - по причине относительно несложной конструкции. Но применять такой коллектор для отопления можно лишь в южных регионах, с понижением температуры наружного воздуха его производительность значительно падает из-за высоких тепловых потерь через корпус.

Устройство вакуумного коллектора

Еще один вид водяных солнечных нагревателей изготавливается с применением современных технологий и передовых технических решений, а потому относится к высокой ценовой категории. Таких решений в коллекторе реализовано два:

• тепловая изоляция с помощью вакуума;
• использование энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при низкой температуре.

Идеальный вариант защитить абсорбер для коллектора от тепловых потерь – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена внутрь колбы из прочного стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через которую протекает теплоноситель. Что происходит: хладагент под воздействием солнечных лучей закипает и обращается в пар, он поднимается по трубке вверх и от соприкосновения с теплоносителем сквозь тонкую стенку снова переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает гораздо больше тепловой энергии, чем при обычном нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, нежели ее удельная теплоемкость, а потому вакуумные солнечные коллекторы весьма эффективны. Конденсируясь в трубе с проточным теплоносителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам стекает вниз за новой порцией энергии солнца.

Благодаря своему устройству вакуумные нагреватели не боятся низких температур и сохраняют свою работоспособность даже на морозе, а потому могут применяться в северных регионах. Интенсивность нагрева воды в этом случае ниже, чем летом, так как зимой на землю поступает меньше тепла от солнца, часто мешает облачность. Понятно, что изготовить стеклянную колбу с откачанным воздухом в домашних условиях просто нереально.

Примечание. Существуют вакуумные трубки для коллектора, заполняемые напрямую теплоносителем. Их недостаток – последовательное подключение, при выходе из строя одной колбы придется менять весь водонагреватель.

Как изготовить солнечный коллектор?

Прежде чем приступить к работе, следует определиться с габаритами будущего водогрейного аппарата. Произвести точный расчет площади теплообмена непросто, многое зависит от интенсивности солнечного излучения в данном регионе, расположения дома, материала нагревательного контура и так далее. Правильным будет сказать, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его размеры наверняка ограничиваются местом, где планируется его устанавливать. Значит, надо исходить из площади этого места.

Корпус проще всего изготовить из древесины, проложив на дно слой пенопласта или минеральной ваты. Также для этой цели удобно использовать створки старых деревянных окон, где сохранилось хотя бы одно стекло. Выбор материала для приемника тепла неожиданно широк, чего только не используют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот перечень популярных вариантов:

• тонкостенные медные трубки;
• различные полимерные трубы с тонкими стенками, желательно черного цвета. Хорошо подойдет полиэтиленовая РЕХ труба для водопровода;
• трубки из алюминия. Правда, соединять их сложнее, чем медные;
• стальные панельные радиаторы;
• черный садовый шланг.

Примечание. Кроме перечисленных, существует масса экзотических версий. Например,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или пластиковых бутылок. Подобные прототипы отличаются оригинальностью, но требуют значительного вложения труда при сомнительной отдаче.

В собранный деревянный корпус или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным утеплителем надо поместить металлический лист, накрывающий всю площадь будущего нагревателя. Хорошо, если найдется лист алюминия, но подойдет и тонкая сталь. Ее необходимо окрасить в черный цвет, а затем уложить трубы в виде змеевика.

Без сомнения, коллектор для нагрева воды лучше всего получится из медных труб, они отлично передают тепло и прослужат долгие годы.Змеевик плотно прикрепляется к металлическому экрану скобами или любым другим доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для подачи воды.

Поскольку это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла нужно закрыть сверху светопрозрачной конструкцией – стеклом или поликарбонатом. Последний легче обрабатывается и надежнее в эксплуатации, не разобьется от ударов града.

После сборки солнечный коллектор надо установить на место и подключить к накопительному баку для воды. Когда позволяют условия монтажа, то можно организовать естественную циркуляцию воды между баком и нагревателем, в противном случае в систему включается циркуляционный насос.

Заключение

Осуществлять отопление дома солнечными коллекторами, сделанными своими руками, – привлекательная перспектива для многих домовладельцев. Жителям южных районов этот вариант более доступен, только придется заполнить систему антифризом и как следует утеплить корпус. На севере самодельный коллектор поможет нагреть воду на хозяйственные нужды, но для обогрева дома его не хватит. Сказывается холод и короткий световой день.

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР ИЗ ПОЛИКАРБОНАТА

Я уже давно задумал сделать на даче солнечный коллектор для нагрева воды в летнем душе. Идея эта появилась еще два года назад, с началом строительства бани, но только в прошлом году я приступил к ее практическому воплощению. Спросите: «Что я делал до этого»? А я искал какой же мне вариант реализации выбрать. Сейчас уже даже смешно вспоминать, какой у меня был первоначальный план.

Самый распространенный и наверное самый надежный вариант самодельных солнечных водонагревателей - это коллектор спаянный из медных трубок (схема чуть выше). Я тоже изначально думал делать именно такой. Но проблема в том, что он получается слишком уж дорогим и довольно тяжелым. У меня же стояла задача сделать максимально дешевую и легкую конструкцию.

Именно поэтому я остановился на варианте использования в качестве рабочей поверхности листового сотового поликарбоната. Развитие идеи использования пластиковых панелей с внутренней канальной структурой начиналось еще с мысли об использовании ПВХ-сайдинга, но потом на глаза попался поликарбонат - его не надо «набирать» из нескольких досочек. Моя уверенность в правильности выбранного материала для солнечного коллектора стала укрепляться, когда комментариях к описанию моих тестовых конструкций читатели начали предлагать использовать именно сотовый поликарбонат или полипропилен. А недавно я еще и в интернете наше описание нескольких похожих действующих солнечных нагревателей.

Итак, курс на изготовление пластикового солнечного коллектора выбран. Приступаем к реализации.

Первым делом я для себя решил, что мой коллектор будет собран без использования стекла. В качестве ветрозащиты я собираюсь использовать тот же материал, что и для рабочей поверхности, т.е. сотовый поликарбонат.

Это прозрачный материал, светопроницаемость достаточно хорошая, поэтому я не думаю, что он будет очень сильно снижать КПД конструкции по сравнению со стеклом. А вот плюсов у такой замены фронтальному стеклу я вижу массу. Благодаря тому, что поликарбонат фактически двухслойный, это будет равносильно двойному остеклению. Это поможет создать отличный парниковый эффект.

Второй плюс поликарбоната - прочность. Он с легкостью переносит крупный град. Даже если во время града фронтальное покрытие и пострадает, это разрушение ни как не скажется на работе системы в целом. И уж конечно, последствия не будут столь катастрофическими, как при разбитом стекле.

С фронтальным покрытием определились. Следующим важным элементом солнечного коллектора является задняя теплоизоляция. Я решил использовать для этого обычный листовой пенопласт. Причины такого выбора: легкость и дешевизна. Некоторые производители используют в качестве заднего утеплителя тот же сотовый поликарбонат или полипропилен. Решение конечно изящное, коллектор получается тоненький. Но лично мне кажется, что это будет чуть дороже. К тому же, у меня на даче уже был лист пенопласта подходящего размера - остался со времен утепления дома.

Следующий шаг - надо определиться с толщиной материала, который будет использоваться в качестве коллектора. В продаже есть листы от 4 до 25 мм. Некоторые советуют «брать больше», мотивируя это тем, что получится больше площадь сечения внутренних каналов, по которым будет циркулировать жидкость, что уменьшает сопротивление потоку. Но простой расчет для листа толщиной 4 мм дает нам суммарную площадь сечения каналов в районе 35 кв.см на погонный метр - это равносильно сечению трубы диаметром 6-7 см. Не знаю как вам, но мне этого сечения более чем достаточно. К тому же надо помнить вот еще что: чем больше будет толщина рабочего листа, тем больше будет объем внутренних каналов, т.е. тем больше туда поместится теплоносителя, а он будет иметь больший вес и этим весом будет деформировать нашу систему. В коллектор из листа поликарбоната толщиной 4 мм поместится около 3-4 литров на 1 кв.м, а если взять лист 10 мм, то теплоносителя в нем будет уже около 10 литров на 1 кв.м. А еще большой объем теплоносителя будет дольше прогреваться солнцем.

Короче, я решил использовать сотовый поликарбонат толщиной 4 мм. Было куплено два листа размером 210х100 см. Один - для рабочей поверхности, второй - для фронтальной защиты.

Кстати, еще на этапе обдумывания проекта я решил делать солнечный коллектор площадью около 2 кв.м. Для такой площади мне понадобилось два отрезка метровой длинны из сплошного 12-ти метрового листа, в которых продают сотовый поликарбонат. Ширина стандартного листа 210 см. - мне это как-раз подходит.

Было еще несколько вариантов. Например, можно было бы сделать два солнечных коллектора размером 1х1 метр, их будет проще перевозить. Я не стал этим заниматься из-за увеличения объема работ по сборке двух коллекторов вместо одного. К тому же у меня сборочная площадка и место будущей эксплуатации - одна и та же дача, не придется думать как перевезти здоровенную конструкцию.

Еще можно было бы сделать вертикально ориентированный коллектор размером 1х2 метра, но в этом случае мы бы уменьшили суммарное сечение внутренних каналов коллектора (в 2 раза), а также увеличили бы их длину (тоже в 2 раза), что примерно в 4 раза увеличило бы сопротивление потоку теплоносителя и снизило бы КПД системы, в сравнении с горизонтально ориентированным коллектором 2х1 м.

Для сборки и подключения коллектора я также купил:

Канализационные трубы ПВХ. Диаметр - 32 мм. Длина - 2 м.

Заглушки для этих труб

Полипропиленовые водопроводные уголки-фиттинги с металлической резьбой

Гибкие шланги с резьбовым соединением

Канализационные трубы были выбраны вместо водопроводных т.к. у них больше диаметр и тоньше стенки - проще будет резать трубу вдоль. Учитывая, что коллектор будет работать не под давлением, прочности такой трубы вполне хватит.

Штатные заглушки для канализационных труб будут использованы по прямому назначению - они закроют трубы с одной из сторон.

Полипропиленовые уголки с резьбой подбирались прямо в магазине так, чтобы их наружный диаметр максимально подходил ко внутреннему диаметру труб. Их надо будет просто посадить на герметик.

Можно было бы использовать уголок для канализационных труб, но тогда все равно пришлось бы думать как к нему надежно подсоединить шланг подключения коллектора. А с этими водопроводными уголками я «убиваю двух тараканов одним тапком» - и вывод сделаю и разборное соединение для подключения. Вы спросите: «Почему уголки? Почему не прямой вывод?» Ну так шланги-то от пассивного солнечного коллектора будут вверх идти к теплоаккумулятору, который должен располагаться выше коллектора. Уголки, чтобы потом шланги не изгибать.

Все остальные материалы будут докупаться по мере необходимости.

Начинаем сборку коллектора. Надо сделать продольный разрез в подающей и отводящей трубе. В этот разрез будет вставлен лист сотового поликарбоната. Вода будет поступать из нижней трубы в каналы этого листа, там она будет нагреваться солнцем и под действием термосифонного эффекта подниматься вверх. Нагретая вода отводится через верхнюю трубу.

Должно получиться примерно так:

Чтобы сделать продольный разрез в трубе я использовал обычную дрель с насадкой в виде дисковой пилы. Может также использоваться углошлифовальная машинка (болгарка), но у меня ее просто не было под рукой.

Сначала я пробовал сделать пропил, удерживая трубу руками, но это оказалось практически невозможно сделать. Труба скользит в руках и постоянно дергается из-за усилий, создаваемых пилой. Я помучился минут 5, пропилив за это время всего сантиметров 10-15. Пропил получился неровный, а учитывая, что мне суммарно надо пропилить 4 метра (две трубы по 2 метра), пришлось что-то придумывать.

Зажимать тонкостенные трубы из ПВХ в тиски - это плохая идея. Поэтому был придуман и на скорую руку собран простейший зажим из двух реек и обрывков веревки.

На этой фотке также видно низкое качество пропила, полученное при удержании трубы вручную.

С этой приспособой работа пошла гораздо быстрее. Две трубы удалось пропилить минут за 5.

Качество пропила тоже получилось вполне удовлетворительным. Видно, что он гораздо ровнее, по сравнению с пропилом, который делался когда трубу держали руками.

Длина пропила должна точно соответствовать ширине рабочей части будущего солнечного коллектора. В моем случае это чуть меньше 2 метров. Начало и конец трубы должны оставаться нетронутыми, чтобы в будущем их можно было использовать для подключения или заглушить.

Что надо делать дальше, думаю, всем понятно. Надо вставить лист сотового поликарбоната в этот пропил. Но тут есть одна сложность. Из-за внутреннего напряжения в пластике пропил в трубе просто «схлопнулся» почти по всей длине. Это видно на фотке. Вставить лист в такую щель оказалось сложно. Можно было бы ее расширить, чтобы даже после этого схлопывания у нас осталась ширина 4 мм, но я решил этого не делать. Расширяя пропил мы уменьшим диаметр трубы в средней части. А если оставить все как есть, то силы внутреннего напряжения в пластике будут компенсировать небольшое давление внутри коллектора. Также благодаря этому труба будет крепче держаться за лист.

Чтобы загнать лист поликарбоната в пропил в трубе я просто разрезал конец трубы канцелярским ножом:

А потом через этот разрез просто «натянул» трубу на лист.

Далее нужно выполнить небольшую подгонку. Основная задача в том, чтобы труба оставалась прямой, а сотовый поликарбонат не заходил в трубу слишком глубоко. Вот что у меня получилось (это не свет в конце тоннеля, это свет в конце трубы)

Еще на фотках видно, что листы сотового поликарбоната с обеих сторон затянуты защитной пленкой. Я решил ее не снимать, чтобы предохранить их от повреждения и загрязнения. Сниму перед самой покраской.

Теперь приступаем к одному из самых ответственных этапов сборки солнечного коллектора. Надо герметизировать стык рабочей поверхности с трубами. Умельцы с западных сайтов используют для этого разные силиконовые герметики, но у меня, если честно, есть большие сомнения в прочности такого соединения. Мой коллектор хоть и не будет испытывать на себе давление магистрального водопровода, но все-таки мне хотелось бы быть уверенным в том, что он не протечет. Тем более, что я уже экспериментировал с разными герметиками.

В итоге, для склеивания и герметизации солнечного коллектора я выбрал термоклей. Купил клеевой термопистолет, палочки клея для пластика и вперед.

Процесс герметизации оказался на удивление прост. Правда вот расход клеевых стержней мог бы быть и поменьше. Просто я не жалел клея. Проходил по стыкам в два захода. Сначала старался загнать расплавленный термоклей в стык, чтобы он заполнил собой все щели, а вторым заходом формировал ровный наружный шов, который будет держать нагрузку. На торцах клей тоже не экономил.

Поначалу у меня были сомнения - будет ли термоклей хорошо держать соединение ПВХ с поликарбонатом. Поэтому, чтобы проверить, я сначала приклеил небольшой кусочек поликарбоната к ПВХ-трубе. Скажу вам честно - потом еле отодрал. Теперь главное мое сомнение - не будет ли термоклей размягчаться при нагревании коллектора

Следующим этапом у меня будет покраска. Для лучшего поглощения солнечной энергии я решил покрасить коллектор обычной матовой краской из баллончика.

К сожалению, этот метод не идеален. Краска ложиться неровно, остаются плохо прокрашенные участки. К тому же, одного баллончика (правда неполного) мне на 2 кв.м поверхности не хватило. В последствии пришлось докупать еще один баллончик краски. Она оказалась на базе другого растворителя, поэтому при нанесении второго слоя для плотного закрашивания, она начала коробить старую краску. Короче, результат получился не очень хороший.

Поэтому, если вы хотите избежать лишних проблем с закрашиванием солнечного коллектора, лучше в качестве материала рабочей поверхности использовать не прозрачный поликарбонат, как у меня, а черный непрозрачный сотовый полипропилен. Его не придется красить, что значительно сократит расходы.

После полного окрашивания поглощающая панель коллектора приобрела такой вот вид:

Пятна на поверхности - это следы вспучившейся краски. Вспучивание произошло из-за того, что я заливал панель краской из разных баллончиков. Одна краска была на алкидной основе, а вторая - которая с алкидной краской «не дружит». Но для процесса нагревания это вспучивание значения не имеет, поэтому я не стал его исправлять.

После окрашивания, к концам труб были тем же термоклеем приделаны уголки с резьбой.

Уголки с резьбой позволяют легко подключать и отключать коллектор при помощи гибких армированных шлангов.

После этого я решил провести серию испытаний, чтобы проверить, как коллектор будет держать давление и температуру. Пока результаты меня не очень радуют, но обо всем по порядку.

Для испытаний я просто ставил коллектор вертикально и подавал в него воду из водопровода через нижнюю трубу. Прозрачный полипропилен с обратной стороны позволяет контролировать процесс заполнения. Как только коллектор полностью заполнялся и вода начинала выливаться через верхнюю трубу, подача воды в коллектор прекращалась. Минус такого способа в том, что он создает более высокое давление воды внизу коллектора и практически нет давления вверху.

Первое заполнение коллектора водой показало, что в клеевом стыке труб и поликарбоната есть несколько протечек. Причем протечки обнаружились вверху, где давление было низкое. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.

Второе подключение - ни где ничего не течет. Чтобы создать давление в районе верхней трубы я просто поднимал повыше конец отводящего гибкого шланга. Опять обнаружилась протечка. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки протечки.

Третье подключение. Тут я набрался смелости и решил создать в панели повышенное давление, чтобы проверить, а вдруг он выдержит давление воды в водопроводе. Для создания давления я просто пальцем закрыл отводящую трубку. Воздух, оставшийся в коллекторе, должен был послужить амортизатором для плавного повышения давления. По мере нарастания давления, держать палец становилось все труднее, а потом клеевой шов у нижней трубы лопнул.

Выводы: слегка повышенное давление коллектор держит, но наглеть не стоит. Отключаем панель, сливаем воду, сушим, устраняем точки… нет уже не точки, а целые участки протечки.

Чтобы укрепить шов, я решил сделать его гораздо ТОЛЩЕ. Клеевым пистолетом в районе шва укладывалось большое количество термоклея, а потом все это оплавлялось и выравнивалось старым советским молотковым паяльником.

Для этой работы можно было бы использовать строительный фен, но у меня его просто не было.

После долгих мучений шов получился такой.

Некрасиво конечно, но главное чтобы держалось. Очередное испытание выявило лишь одну маленькую протечку, которая была быстро устранена. Настроение к этому моменту у меня уже было не самое радужное - оптимизм по поводу прочности швов несколько угас. Поэтому проверять панель на повышенное давление я не стал, чтобы не расстраиваться еще больше.

Не прибавило мне оптимизма также и испытание пустой панели на ярком солнце. Меньше чем за минуту коллектор нагрелся до такого состояния, что стало больно к нему прикасаться. Клей на швах на солнечной стороне также очень быстро размягчился. Понятное дело, что ни о какой прочности шва в такой ситуации речи быть не может. Если в рабочем режиме вода в коллекторе будет нагреваться до такой же высокой температуры или будет нарушена циркуляция, скорей всего швы не выдержат. Тут, видимо, надо брать какой-то более тугоплавкий термоклей.

Ну да ладно. Я на все эти неудачи махнул рукой - все таки это эксперимент. Решил довести сборку солнечного коллектора до конца. А если не получится, разберу и буду делать коллектор по другой схеме.

Под панель коллектора положил лист обычного пенопласта толщиной 5 см. А сверху все это накрыл еще одним листом прозрачного поликарбоната. Поликарбонат был немного шире, поэтому края я просто загнул и впоследствии прикрутил к пенопласту шурупами

Для изготовления рамы я использовал металлический профиль для гипсокартона. Профиль выбирал исходя из предполагаемых размеров «сандвича» солнечного коллектора. У меня профиль то ли 70х30, то ли 70х40, но как оказалось, можно было брать чуть больше, например 70х70.

В профиле самым бесцеремонным образом были вырезаны отверстия для вывода наружу точек подключения солнечного коллектора.

Немного неаккуратно, но те ножницы по металлу, которые оказались у меня под рукой, иначе сделать просто не позволяли

Сборка рамки производилась на шурупы, которые предназначены для скрепления таких металлических профилей. В результате получилось такое вот изделие.

Как видно на фото, мне пришлось дополнительно «стянуть» горизонтальные участки рамки между собой. Без этой стяжки они не хотели держать форму. Все таки для рамы был выбран слишком тонкий металлический профиль большой длины.

А вот как коллектор выглядит с обратной стороны.

На двух последних фотографиях коллектор показан на «испытательном стенде» Он был полностью заполнен водой и простоял так около часа. Протечек ни где не обнаружилось. Это обнадеживает.

Посмотрим как он покажет себя после подключения в реальных рабочих условиях.

Солнечный коллектор из поликарбоната своими руками как собрать и изготовить

Солнечный коллектор из поликарбоната своими руками как собрать и изготовить Солнечный коллектор своими руками из 14-ти метров металлопластиковой трубы стоимостью 31 руб/метр

Строим солнечный коллектор для теплицы самостоятельно

Когда солнце прячется, обычная теплица остывает. Температура снижается в конструкции резко. Солнечные теплицы конструируют таким способом, чтобы в ней обеспечивалась стабильная температура длительное время. Это достигается из-за использования специального оборудования и теплоизоляционных материалов, которые обеспечивают обогрев теплицы путем использования солнечной энергии.

Применение солнечных коллекторов помогает обогреть теплицу даже при плохих погодных условиях, когда температура окружающей среды составляет до -25°С.

Преимущества солнечных коллекторов

В виде специального варианта используется отопление теплицы солнечным коллектором. Для получения эффекта от работы коллекторов, их производят из специальных теплоизоляционных материалов. Создается надежная герметизация всех элементов системы, чтобы получить полный вакуум.

Если применять подобные обогревательные элементы, то можно произвести обогрев теплицы даже при плохих погодных условиях, когда параметры температуры окружающей среды составляют до -25°С. В подобном диапазоне температур можно проводить выращивание сельскохозяйственных культур в течение круглого года и получать высокие урожаи. Но температура снижается существенно, а также выступает за территорию рабочего диапазона.

Для решения данного вопроса применяют обогревательный тэн или тепловой насос. В итоге получается целый скомбинированный вид отопительный системы в теплице, которая почти не имеет конкурентов в этой области применения.

Направление солнечных коллекторов относится сейчас к перспективному направлению, а их стоимость постоянно снижается. Отличием солнечной энергии, которую потребляет коллектор, является экологическая чистота и бесплатность. Система способна обеспечить обогрев теплицы из поликарбоната и любой другой.

В системе отопления теплицы основной теплоноситель – это вода. Некоторые системы могут применять воздух, но получается значительно меньшая эффективность. В сравнении с водой, воздух отличается меньшей теплоемкостью.

Как своими руками создать такую теплицу

Коллектор можно сделать своими руками. Данная конструкция отличается простотой, а в виде элементов самодельного коллектора применяется медный змеевик от старых холодильников или обычные полтора литровые пластиковые бутылки.

Благодаря использованию солнечного коллектора можно значительно сэкономить материальные средства.

Можно эффективно использовать параметры самой бутылки в подобных коллекторах. Ее способность по сбору отраженных солнечных лучей позволяет создавать дополнительный теплоизоляционный слой без осуществления поворота за солнцем. Воздух, циркулирующий в бутылке, становится дополнительным изолятором, который разогревается лучами солнца. Именно поэтому в конструкции применяются бутылки, которые позволяют увеличить площадь обогреваемой поверхности трубки с теплоносителем.

Создание основной части

При изготовлении коллектора применяются такие материалы:

1. Пластиковые бутылки.
2. Железная бочка.
3. Алюминиевые, медные или резиновые трубки.
4. Деревянный брус.
5. Шланг.
6. Фольга.
7. Скотч.
8. Змеевик от старого холодильника.

Для теплоносителя подойдут трубки из разнообразных материалов: алюминий, медь, резина. Металлический вариант коллектора менее практичен из-за того, что поддается коррозии. Применение металлических трубок делает увеличение стоимости самой конструкции. Пластик использовать не рекомендуется из-за плохой теплопроводимости, подобная установка будет неэффективной.

Сборка самодельного солнечного коллектора не составит особого труда, но значительно сэкономит ваши деньги.

Из практики известно, что лучше применять при самостоятельном изготовлении коллектора только резиновый шланг для транспортировки теплоносителя. Важно, чтобы шланг имел черный цвет. В иных случаях его окрашивают обычной черной эмалью.

Приоритетней использовать матовую краску, чтобы отсутствовал эффект отражения лучей. Можно в теплоносителе использовать запчасти для старых холодильников – змеевики, по которым протекает фреон. После его демонтажа с холодильника, деталь продувается, очищается от мусора и ржавчины.

Сборка осветительного элемента

После проведения сборки, данный коллектор будет иметь вид последовательно соединенных пластиковых бутылок. Желательно использовать чистые, прозрачные и одинаковые экземпляры, а дно и горлышко требуется обрезать. С помощью бутылок составляют сплошную трубу.

Коллектор оборудуется отражателями, представляющие собой квадратики из обычной фольги.

Двухсторонний скотч используется для приклеивания фольги к нежней части бутылки. Другая половина бутылок не должна закрываться.

Для создания каркаса, где располагается коллектор, можно применить обычный брус 5 см. Используют произвольную форму каркаса, которая будет учитывать главное требование, заключающееся в устойчивости. Хомутами крепится труба с теплоносителем.

Простой аккумулятор создается из обычной железной бочки, которую нужно хорошо утеплить и герметически закупорить.

Роль конструкции теплицы

Представленный вариант по созданию самодельного коллектора не является единственным. Существуют другие разные конструкции солнечных коллекторов, которые отличаются своей стоимостью и эффективностью в работе. Любые солнечные коллекторы, которые изготавливаются самостоятельно, имеют более дешевую стоимость, чем заводские варианты.

Если профессионально подходить к выращиванию разных сельскохозяйственный культур в теплицах, то сконструированный своими руками солнечный коллектор не будет способен обеспечить необходимого температурного режима. В этом случае приобретается профессиональный коллектор. В продаже есть различные варианты по исполнению. Они имеют довольно высокую стоимость, но эффективность оправдывает потраченные средства.

Опыт показывает, что в виде изолятора теплицы можно использовать экструдированный пенополистирол. Достоинства его применения заключены в прочности, он не боится влаги и не деформируется, а при этом обеспечивает хорошую сохранность тепла.

Солнечный коллектор своими руками

Большую роль играет конструкция теплицы. Из-за работы с несимметричными конструкциями, эффективность от обогрева теплицы увеличивается на 25% в сравнении с обычными конструкциями.

Строим солнечный коллектор для теплицы самостоятельно, ДачаСадовода

Когда солнце прячется, обычная теплица остывает. Температура снижается в конструкции резко. Солнечные теплицы конструируют таким способом, чтобы в ней

Солнечный коллектор своими руками из поликарбоната

Солнечный коллектор - агрегат, производящий нагрев воды применением солнечной энергии. Для рассмотрения возьмем самый оптимальный и наиболее качественный вариант – схему солнечного коллектора из поликарбоната. Рассмотрим подробно все нюансы данного агрегата.

Солнечный коллектор состоит он из листов ячеистого поликарбоната или же полипропилена. К торцам этих листов и крепится сам коллектор. Монтируют такие листы в специальный жестяной крытый короб. В качестве крышки применяется также лист из того же материала (поликарбоната).

Также можно солнечный коллектор из поликарбоната накрыть и стеклянной крышкой, но стоит учитывать свойства поликарбоната, который, при вполне достаточной светопроницаемости, способен создать достаточный парниковый эффект, равносильный двойному остеклению. Ведь поликарбонат фактически состоит из двух слоев. К тому же, данный материал намного более прочен, чем стекло, позволяя спокойно переносить удары крупных градин. Это поможет сохранить систему в полностью рабочем состоянии даже в том случае, если наружное покрытие подвергнется деформации в процессе града.

Также немаловажно обеспечение теплоизоляции задней стенки коллектора. Оптимальным материалом для этого есть листы пенополистирола, поскольку данный материал не только достаточно легок, но и обладает весьма приемлемой ценой. При использовании полипропиленового утеплителя стоимость конструкции возрастет.

Для коллектора применяют ячеистый поликарбонат, толщины 4-25 мм. Все зависит от количества членов семьи. К примеру, для 4-х человек достаточно будет и поликарбоната 4-8 мм в толщину. Потребуется пара листов разного размера. Первый берется таких же размеров, что и короб. Второй же лист поликарбоната для солнечного коллектора должен входить внутрь короба, имея при этом зазоры необходимой ширины, поэтому он несколько меньше.

Материалы, необходимые для монтажа коллектора:

• Водопроводная поливинилхлоридная труба, диаметром 3,2 см и длиной 1,5 метра - 2 штуки;
• Заглушки для труб указанного выше типа – 2 шт;
• Фиттинговые уголки из полипропилена с металлической резьбой - 2 штуки;
• Шланги с резьбовым соединением .

Начинаем сборку коллектора из поликарбоната

Вначале, в обоих видах труб проделываются продольные разрезы, в которые впоследствии вставляется поликарбонатный ячеистый лист. Подаваемая снизу вода поступает в желобки листа, где прогревается и за счет эффекта термического сифона поднимается к верхней трубе, откуда отводится к накопителю.

Концы трубы остаются нетронутыми, чтобы в дальнейшем была возможность подключить или заглушить их. Разрез в трубе берется тех же размеров, что и ширина коллекторной части.

При вставке поликарбонатного листа в пропил есть небольшой нюанс. За счет внутреннего напряжения пластика, пропил сходится. Поэтому вставку необходимо производить осторожно, следя за тем, чтобы лист не вошел в трубу, слишком глубоко - это будет мешать нормальной циркуляции воды. Расширять пропил не стоит, поскольку за счет его напряжения труба крепче держится за поликарбонатный лист и происходит компенсация внутрилистового давления. Небольшая подгонка, конечно же, допустима.

Для улучшения сцепления поверхностей с герметиком, края листа поликарбоната обрабатывается наждачной бумагой перед вставкой в трубу. Также нужно обезжирить место будущего стыка.

Следующим этапом производится герметизация стыков трубы с рабочей поверхностью коллектора. Этап этот достаточно важен, поэтому на герметике экономить не стоит. Простой силиконовый не достаточно хорош.

Для большего уровня поглощения солнечного тепла, поверхность солнечного коллектора из поликарбоната необходимо покрасить. Кстати, для обустройства рабочей поверхности лучше применять матовый черный полипропилен. Это поможет лишний раз не отвлекаться на возможные сложности в работах по окрашиванию, да и заодно сэкономит Ваши средства.

По завершении покраски, приходит черед уголков с металлической резьбой. Они закрепляются на концах труб при помощи термоклея. Данное дополнение, как и гибкие шланги с армировкой, значительно облегчит процесс подключения и отключения коллектора.

Устанавливаем солнечный коллектор в короб

В первую очередь производится монтаж листа пенополистирола на заднюю стенку каркаса, для чего чаще всего применяется монтажная пена, или же банально – клей. Дальше – монтаж коллектора. Применяя хомуты из металла, или же пластика, закрепляем коллектор как можно плотнее к пенопласту, производя крепление с максимальным качеством. Финальным этапом идет монтаж поликарбоната с лицевой стороны. Производится крепление с применением саморезов.

Стандартная схема работы системы с солнечным коллектором

На чердак строения устанавливается объемный (160 литров) накопительный бак, утепленный минеральной ватой. Он соединяется с системой подачи горячей воды (отбор горячей воды). Подача горячей воды из бака производится без дополнительного давления, самотеком, для подачи же холодной устанавливается насос, подающий воду из колодца/скважины.

Монтируют солнечный коллектор из поликарбоната таким образом, чтобы верх коллектора не был выше накопительного бака, что позволяет воде циркулировать естественным путем. Горячая будет подниматься в бак, заменяясь холодной. Для этого также трубку, по которой подается горячая вода, крепят чуть выше середины накопителя, что помогает накапливать горячую воду вверху бака.

Еще практикуется установка двух или нескольких установок с солнечными коллекторами из поликарбоната по разным сторонам крыши, что помогает увеличить количество горячей воды, поступающей в бак, а также стабильность ее нагревания.

Солнечный коллектор из поликарбоната, Строй Быт

Солнечный коллектор своими руками из поликарбоната Солнечный коллектор - агрегат, производящий нагрев воды применением солнечной энергии. Для рассмотрения возьмем самый оптимальный и

Использовать бесплатную солнечную энергию для отопления и горячего водоснабжения дома довольно заманчиво. Сделать это можно с помощью гелиоустановки, главным элементом которой является солнечный коллектор. Но одним из сдерживающих факторов использования гелиоустановок является их относительно большая стоимость. Но ведь их можно сделать самостоятельно. Поэтому, в этой статье мы расскажем о принципе их работы, видах, а также как собрать и изготовить солнечный коллектор своими руками для отопления дома и обеспечения его горячей водой из разных подручных материалов.

Принцип работы и виды солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы представляют собой теплообменники, которые улавливают энергию Солнца и превращают ее, в зависимости от их вида, в тепловую энергию жидкости или воздуха, циркулирующих в них. Нагретые в коллекторе жидкость или воздух используются для горячего водоснабжения или отопления дома напрямую или через дополнительные теплообменники, например, через бойлеры косвенного нагрева. Главная задача любого такого коллектора: как можно больше «поймать» солнечной энергии и с наименьшими потерями передать его циркулирующему в нем теплоносителю.

Виды гелиоколлекторов

По виду циркулирующего и нагреваемого в них теплоносителя солнечные коллекторы могут быть:

• Жидкостными;
• Воздушными.

По конструктивным особенностям и виду теплообменной поверхности они могут быть:

• В виде емкости;
• Трубными;
• Плоскими;
• Вакуумными.

Жидкостные солнечные коллекторы, как следует из их названия, в рабочем состоянии заполнены жидкостью, которая циркулирует и нагревается в них. Это может быть обычная вода или незамерзающая жидкость (антифриз). В первом случае, нагретая вода может подаваться напрямую в систему горячего водоснабжения, в накопительную емкость или в бойлер косвенного нагрева, а во втором случае – только в бойлер. Такие коллекторы могут использоваться как для обеспечения дома горячей водой, так и для его отопления. Все зависит от мощности гелиоустановки.

Воздушные гелиоколлекторы используются, главным образом, для отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в такой коллектор, нагревается там и подается назад в помещение с помощью естественной или принудительной циркуляции.

Большинство из этих видов солнечных коллекторов можно изготовить самостоятельно. Проявив фантазию, для их изготовления можно использовать разные подручные материалы: пластиковые или металлические емкости, трубы, шланги, б/у радиаторы и даже пивные банки. Ниже, мы рассмотрим несколько конструкций солнечных коллекторов, которые можно изготовить своими руками, используя эти и другие подручные материалы.

Солнечный коллектор из металлической или пластиковой емкости

Простейший солнечный коллектор можно изготовить своими руками из металлической или пластиковой емкости объемом 50-100 л. Это так называемый летний душ, который довольно распространен в сельской местности и на дачах.

Солнечный коллектор для нагрева воды из металлических бочек

Лучшим металлическим вариантом такого коллектора будет емкость из нержавеющей стали, покрашенная снаружи в черный цвет. Правда, стоимость такой новой емкости довольно высокая. Поэтому можно использовать б/у емкости. Например, сварить бак из двух нержавеющих емкостей от старых стиральных машин. Можно использовать и емкости из черного металла, оцинкованные или окрашенные водостойкой краской. Пластиковые емкости хороши тем, что имеют небольшой вес и не подвергаются коррозии, но они недолговечны, так как пластик плохо переносит ультрафиолетовое излучение.

Бочка устанавливается на южной стороне крыши дома или непосредственно над летним душем. Если бочка не герметична, то подвод холодной и забор нагретой осуществляется снизу. Давление теплой воды в точке забора будет определяться высотой установки и уровнем воды в бочке. Она наполняется холодной водой, которая в течении некоторого времени нагревается, а потом используется.

Если бочка герметична, то подача холодной воды осуществляется снизу, а забор теплой — вверху. Такая емкость подключается к системе холодного водоснабжения (насосной станции) и при заборе нагретой воды в бочку поступает из системы холодная, вытесняя теплую в верхнюю часть.

Преимущество такого солнечного коллектора в простоте. Его несложно сделать своими руками. Если бочка цилиндрической формы, то она хорошо освещается солнечными лучами на протяжении всего дня.

Недостатки данной конструкции:

• Использовать можно только в теплое время года;
• малоэффективна в ветреную погоду и когда солнце закрыто облаками;
• Большая инерционность — относительно длительный нагрев воды;
• Нагретая днем вода ночью остывает.

Как изготовить и собрать солнечный коллектор из металлических труб

Простой и эффективный солнечный коллектор можно изготовить своими руками из тонкостенных металлических трубок: стальных, медных или алюминиевых. Он представляет собой трубчатый теплообменник (радиатор), который помещается в теплоизолированную коробку из досок, фанеры или ДСП.

Лучшим материалом для изготовления радиатора гелиоколлектора безусловно является медь. Она обладает отличной теплопередачей и не подвержена коррозии. Но этот материал довольно дорогой. Алюминиевые трубки, хотя дешевле медных, но могут возникнуть трудности при их сварке.

Дешевле и проще всего изготовить теплообменник из стальных труб. Их можно сварить при помощи обычного сварочного аппарата. Для изготовления такого радиатора могут быть использованы стальные трубы диаметром ½ — 1″. При этом, для подвода холодной и отвода нагретой воды используются трубы большего диаметра и с большей толщиной стенок, а для самого теплообменника — меньшего диаметра и с меньшей толщиной стенок.

Схема радиатора солнечного коллектора из труб

Размеры радиатора солнечного коллектора, а следовательно длинна труб зависит от требуемой мощности. Но если сделать его слишком большим и громоздким, то могут возникнуть трудности с его сборкой и установкой. Поэтому, лучше всего, если его размеры будут в пределах: ширина — 0,8-1 м, а высота 1,5-1,6 м. Мощность такого коллектора будет в пределах 1,2-1,4 кВт. Если же вам необходимо увеличить мощность гелиоустановки, то можно изготовить несколько таких коллекторов и соединить их между собой.

В этом случае для изготовления радиатора солнечного коллектора нам понадобятся две толстостенные трубы диаметром ¾ — 1″ длиной 0,8-1м и 12-18 тонкостенных трубок диаметром ½ — ¾ » и длиной 1,5-1,6 м.

В толстостенных трубах, которые будут служить для подвода и отвода воды, сверлятся отверстия под тонкостенные трубы меньшего диаметра с шагом 3-4,5 см. Один конец такой трубы глушится, а к другому приваривается или нарезается в нем резьба.

Трубы свариваются в одну конструкцию радиатора и красятся черной матовой краской.

Теперь необходимо изготовить теплоизолированный короб для радиатора. Для этого можно использовать влагоустойчивую фанеру, плиты ДСП, OSB или обрезные доски. Но лучше всего подошла бы водостойкая фанера (ФСФ).

Размеры короба рассчитываются с учетом размеров радиатора, слоя утеплителя и зазоров между ними. Высота бортов короба должна учитывать толщину утеплителя, самих труб, а также расстояние их от днища и закрывающего короб стекла или поликарбоната (10-12 мм). В верхнем торце бортов делается выборка (паз) под стекло или поликарбонат. В одном из боковых бортов делаются отверстия для труб подвода и отвода воды. Элементы короба в одну конструкцию соединяются с помощью саморезов.

В качестве утеплителя можно взять пенополистирол, обычный (пенопласт) или экструдированный, а также минеральную вату плотностью не менее 25. Слой утеплителя (не менее 5 см) монтируется изнутри на днище и по бокам короба. Сверху на него укладывается лист оцинкованного металла или слой толстой фольги, которые также окрашиваются в черный матовый цвет.

Радиатор крепится в коробе с помощью хомутов или зажимов, наличие которых необходимо предусмотреть еще на этапе изготовления короба. Место расположения и размеры хомутов зависят от конструкции радиатора и размера труб.

Сверху короб накрывается стеклом или поликарбонатом. Накрытие укладывается в пазы (выборку) и надежно крепится. Все стыки герметизируются.

Солнечный коллектор готов. Его необходимо установить на южной стороне дома с наклоном к горизонту 35-45 ⁰. На его базе можно изготовить гелиоустановку, которая включает в себя теплоизолированный накопитель теплой воды емкостью 100-200 литров или бойлер косвенного нагрева.

Установка готового солнечного коллектора

Коллектор из пластиковых или металлопластиковых труб

Солнечный коллектор своими руками можно также изготовить используя пластиковые ПНД или ПП трубы. Теплопередача пластика хотя и меньше, чем у металлических на 13-15%, но зато он намного дешевле меди и не подвержен коррозии, как черная сталь.

Для изготовления простого солнечного коллектора своими руками трубы ПНД диаметром 13-20 мм можно уложить в коробе в виде спирали, закрепить с помощью хомутов и покрасить в черный цвет.

Вариант солнечного коллектора из пластиковых ПНД труб

Полипропиленовые трубы гнутся плохо, но их просто соединять с помощью пайки, используя специальные фитинги. Подводные трубы (горизонтальные коллекторы) можно изготовить из ПП труб диаметром 25 мм, а сам теплообменник из труб диаметром 20 мм. Готовый радиатор солнечного коллектора красим в черный цвет и монтируем в короб, который изготавливается также, как и в варианте с металлическими трубами.

Можно также изготовить радиатор для солнечного коллектора из металлопластиковых труб. При этом их можно соединить с помощью фитингов, по той же схеме, что и ПП-трубы или же уложить зигзагами («змейкой») или в виде спирали. Второй вариант проще. Но необходимо помнить, что радиус изгиба металлопластиковых труб не должен быть меньше 7 диаметров трубы.

Вариант солнечного коллектора из металлопластиковых труб

Солнечный коллектор из радиатора холодильника

Если у вас есть радиатор от старого холодильника, то его тоже можно использовать для изготовления своими руками солнечного коллектора. Для этого необходимо его тщательно промыть, чтобы очистить от остатков фреона. Во время промывки следует также проверить его герметичность – нет ли протечек. Если они есть, эти места необходимо загерметизировать холодной сваркой или запаять.

Радиатор от старого холодильника

Сам радиатор необходимо покрасить черной матовой краской.

Необходимо предусмотреть также способ соединения входной и выходной трубок с накопительным баком гелиоустановки или другими элементами, в зависимости от ее вида. Для этого, например, можно припаять на концах трубок резьбу требуемого размера или натянуть резиновые шланги, закрепив их хомутами.

Подготовленный таким образом радиатор солнечного коллектора крепится с помощью хомутов в теплоизолированном коробе, изготовленном с учетом его размеров. Сам короб может быть изготовлен также, как и предыдущих случаях.

Воздушные солнечные коллекторы для отопления дома

Кроме вышеописанных солнечных коллекторов в которых с помощью солнечной энергии нагревается жидкость можно изготовить своими руками конструкции в которых нагревается воздух. Такой солнечный коллектор можно использовать для дополнительного отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в его теплообменник, нагревается там и подается обратно в помещение.

Теплообменник для такой гелиоустановки может быть изготовлен из листового металла, тонкостенных металлических труб, а также даже из банок от пива или других напитков. Сами конструкции таких коллекторов мы рассмотрим в другой статье этой рубрики.

Как я сделал солнечный коллектор своими руками: Видео