Солнечный коллектор своими руками для отопления: пошаговое руководство с фото и видео

Содержание

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем приступить к изготовлению самодельной гелиосистемы, стоит изучить конструкцию заводских гелиоколлекторов – воздушного и водяного. Первые используются для непосредственного обогрева помещений, вторые – в качестве водонагревателей или незамерзающего теплоносителя – антифриза.

Направления. Воздушные агрегаты не пользуются большой популярностью из-за ограниченного функционала. Более востребованы водонагревательные солнечные коллекторы, так как они могут обеспечивать отопление, горячее водоснабжение и повышать температуру открытых бассейнов.

Основным элементом гелиосистемы является сам солнечный коллектор, который предлагается в 3-х вариантах:

  1. Плоский водонагреватель. Представляет собой герметичный бокс, утепленный снизу. Внутри находится приемник тепла (поглотитель) из металлической пластины, на которой закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
  2. Конструкция коллектора воздушного отопления аналогична предыдущему варианту, только вместо теплоносителя по трубам циркулирует нагнетаемый вентилятором воздух.
  3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора принципиально отличается от плоских моделей. Устройство состоит из прочных стеклянных колб, в которые помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 линиям – подаче и обратке, из колб откачивается воздух.

Добавление. Есть еще один тип вакуумных водонагревателей, где стеклянные колбы плотно закупорены и заполнены специальным веществом, испаряющимся при низкой температуре. При испарении газ поглощает большое количество тепла, которое передается воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на рисунке.

Как работает вакуумный коллектор

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения/конденсации жидкости

В перечисленных типах коллекторов используется принцип прямой передачи тепла от солнечного излучения (иначе — теплоизоляции) к жидкой жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает следующим образом:

  1. По медному теплообменнику со скоростью 0,3-0,8 м/с движется вода или антифриз, нагнетаемые циркуляционным насосом (хотя есть и самотечные модели для летнего душа).
  2. Солнечные лучи нагревают впитывающую пленку и плотно соединенную с ней спиральную трубку. Температура охлаждающей жидкости повышается на 15-80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
  3. Для исключения теплопотерь днище и боковые поверхности кузова утепляют пенополиуретаном или экструдированным пенополистиролом.
  4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие поглотителя, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичный слой, удерживающий тепло.
  5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительной емкости – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Плоская установка солнечных батарей

Поскольку температура воды в контуре агрегата колеблется при смене сезонов и дней, солнечный коллектор нельзя использовать непосредственно для отопления и горячего водоснабжения. Энергия, полученная от солнца, передается основному теплоносителю через змеевик бака-аккумулятора (котла).

Исключением являются солнечные системы для бассейнов, которые нагревают воду в баке напрямую или через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышается за счет вакуума и внутренней отражающей стенки каждой колбы. Солнечные лучи свободно проходят через безвоздушный слой и нагревают медную трубу с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и уйти, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на ватерлинии. По заявлениям производителей КПД установки достигает 80%.

Блок солнечной системы на даче за городом

Когда вода в баке нагревается до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

Изготавливаем водяной коллектор

сделать водонагреватель вакуумного типа в домашних условиях не получится по понятным причинам. Вот почему мы берем плоскую конструкцию с теплообменником и поглотителем, собирающим солнечные лучи. В идеале нужно рассчитать площадь ресивера и температуру воды на выходе, которая зависит от многих факторов:

  • регион проживания и уровень изоляции;
  • температура окружающей среды, особенно зимой;
  • площадь поверхности теплообмена, воспринимающая солнечное излучение;
  • спиральный материал и покрытие;
  • температура охлаждающей жидкости на входе;
  • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
  • скорость потока воды по трубам теплообменника.

Расчеты производительности солнечных коллекторов найти в Интернете несложно, но предупреждаем — расчеты очень неточны.

Пример. За основу взят факт: в ясный день на 1 м² поверхности приходится 500-800 Вт солнечной энергии. Далее по школьной формуле m = Q / 1,163 х Δt определяем массу воды, нагретой на 40 °С с теплообменником площадью 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10,7 л в час. При теплоизоляции 800 Вт/м² можно будет нагреть 17,2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: первоначальная цифра 0,5-0,8 кВт на квадратный метр — весьма приблизительная цифра.

Сбор из шланга и подоконников

Теплоприемник из полиэтиленовых труб (слева) и змеевиков садового шланга, размещенных внутри оконных рам (справа)

Предлагаем упрощенный подход к проблеме, изложенный в пошаговой инструкции:

  1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
  2. Ориентируясь на цены материалов, выберите подходящий вариант крепления катушки и корпуса.
  3. Сделать прототип, подключить тепло или водоснабжение по правильной схеме. Мы покажем методы обвязки в следующих частях этой статьи.
  4. Протестируйте схему отопления в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о повышении/понижении мощности, изменении конструкции и так далее.

Теперь пройдемся по каждому шагу отдельно, сосредоточившись на подводных камнях.

Размещение тепловой установки

Собственно вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания или открытой площадке соседнего дома. При выборе места придерживайтесь простых правил:

  1. Пространство должно быть максимально освещено днем, не скрыто деревьями и другими хозяйственными постройками.
  2. При установке на крышу выбирают более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной крыши не пройдет.Размещение солнечных батарей
  3. Не выносите водонагревательную установку, предназначенную для отопления или горячего водоснабжения, далеко от дома. Увеличится длина подводящих трубопроводов, теплопотери и затраты на монтаж.
  4. Ориентируйте заземляющий коллектор таким образом, чтобы солнце, визуально двигаясь с востока на запад, постоянно освещало радиатор. Угол установки панели – 60±15°.

Запись. Эффективность нагревательного элемента можно повысить, используя параболический солнечный концентратор, который собирает лучи в единый пучок, направленный на поглотитель. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

Солнечные установки, предназначенные для нагрева воды в летней душевой, расположены на крыше этого здания и подключаются по самотечной схеме. Блоки подогрева бассейна расположены рядом с чашей бака.

Выбор материалов

Мы создали подборку комплектующих для изготовления солнечных обогревателей своими руками на основе отзывов и тем, обсуждавшихся на популярном форуме Forumhouse. Так прямоугольную ствольную коробку обычно изготавливают из деревянного бруса или готовых рам старых окон. Задняя стенка короба утепляется базальтовой ватой, пенополистиролом или экструдированным пенополистиролом.

Совет. Дно короба может быть выполнено из фольгированного полимерного утеплителя. Металлический слой будет служить абсорбером — дополнительный лист добавлять не нужно.

Домашние умельцы изготавливают теплообменники из самых разных труб:

  • полиэтилен черный (HDPE);
  • гофрированная нержавеющая сталь;
  • медь и алюминий;
  • полипропиленовые и металлопластиковые;
  • сшитый полиэтилен;
  • панельные стальные радиаторы.

Как собрать рамку радиатора

Примеры самодельных радиаторов из медных и стальных профильных труб

С точки зрения экономичности и долговечности лучше использовать трубы из алюминия, меди и нержавеющей стали, обладающие наилучшей теплопроводностью. Недостаток материала — высокая цена.

Пластиковые трубы намного дешевле металлических и проще в монтаже. Но при использовании полимеров необходимо учитывать ряд нюансов:

  • все пластмассы постепенно разрушаются под воздействием ультрафиолета;
  • стенки труб ППР слишком толстые, плохо проводят тепло;
  • качественный металлопластик слишком дорог для наших целей, а дешевые часто расслаиваются в поворотах и ​​быстро разрушаются на солнце;
  • сшитый полиэтилен «запоминает» первый изгиб в мотке, из него удобно делать кольцеобразный виток, но выпрямить его непросто;
  • трубу ПНД необходимо приобретать пищевой серии (с синей полосой), она лучше защищена от ультрафиолета.

Направления. Самый простой вариант теплообменника для бассейна – это садовый шланг черного цвета, помещенный в «улитку». Недостатком материала является растрескивание резины от длительного пребывания на солнце.

Радиатор из сотового поликарбоната

Через соты поликарбоната можно пропускать нагретую солнцем воду. К торцу листа припаян коллектор — полимерная трубка

Тонкостенные трубы ПНД – отличный выбор по соотношению цена/качество. Черная поверхность хорошо поглощает солнечное тепло, соединительные фитинги разумны. Трубопровод крепится к поглотителю пластиковыми хомутами или полосой жести на саморезах.

В качестве впитывающего листа можно использовать обычную или нержавеющую сталь, окрашенную в черный цвет. Идеальный вариант – листовой алюминий или медь.

Верх коробки закрыт следующими прозрачными материалами на выбор:

  • обычное или армированное стекло;
  • прозрачная полиэтиленовая пленка;
  • тонкосотовый поликарбонат.

Как накрыть водонагреватель пленкой

Пленка – самый дешевый вариант покрытия. Одна проблема: тонкий полиэтилен разрушается на морозе

Совет. Не используйте в качестве светопрозрачного элемента готовые стеклопакеты из пластиковых окон. Зимой при большой разнице температур наружного воздуха и закрытой камеры коллектора двухслойный пакет не выдерживает и трескается.

Рекомендации по сборке

Процесс производства солнечного коллектора настолько очевиден, что нет смысла расписывать пошаговые инструкции. Задача состоит в том, чтобы создать максимально герметичную камеру, установив теплообменник внутри металлического поглотителя. Мы лишь даем ряд советов, чтобы уберечь вас от ошибок:

  1. Трубки теплообменника могут быть уложены вдоль или по спирали (спирали). Расстояние между соседними линиями (витками) сделайте небольшим – от 1 до 4 см.
  2. Герметичность коробки достигается путем промазывания стыков силиконовым герметиком или путем добавления резиновых прокладок.Монтаж теплообменника из медных труб
  3. Трубы крепятся к основанию любым удобным способом – пластиковыми хомутами, металлической планкой или просто фиксируются по бокам саморезами.
  4. Вся внутренняя полость окрашена термостойкой эмалью черного цвета (продается в баллончиках).
  5. Толщина теплоизоляционного слоя на задней стенке водонагревателя не менее 50 мм.
  6. Сверху проще всего натянуть прозрачную пленку — это лучший вариант для прототипа. Тогда его легко заменить стеклом.Покраска абсорбера черным термостойким составом

Еще одна рекомендация. Деревянные детали следует обработать антисептиком. Сваренный из стальных профилей каркас покрыть грунтовкой и 2 слоями светлой краски.

После установки панели теплоприемника заполните змеевик водой и проверьте герметичность. Затем протестируйте солнечный коллектор – подключите выход к баку, установите панель на солнце и периодически измеряйте температуру воды с учетом времени нагрева. Опираясь на реальные показатели, легко узнать работоспособность водонагревателя.

Процесс изготовления самодельного коллектора с медным теплообменником смотрите на видео:

Схема подключения

Коллектор, предназначенный для нагрева воды в душе, подключается к накопительному баку по самотечной схеме. Важное условие: солнечная установка должна располагаться ниже основного бака, чтобы горячая вода с меньшей плотностью поднималась по трубе и вытесняла холодную воду. Конструкция такой системы показана на чертеже.

Гравитационная связь установки солнечных батарей с зарядкой

При подключении к котлу или теплоаккумулятору солнечный коллектор функционирует как полноценный источник тепла. Производители солнечных энергосистем предлагают использовать двухтрубную напорную схему, включающую в себя обязательные элементы трубы:

  • циркуляционный насос, развивающий давление 0,4 бар;
  • расширительный бак мембранного типа;
  • автоматический воздухоотводчик;
  • предохранительный клапан, рассчитанный на работу при давлении 2 бар;
  • манометры;
  • термометр;
  • запорная арматура; подпиточный клапан;
  • контроллер с двумя датчиками температуры;
  • теплоизоляция для подводящих трубопроводов.

Важный момент. Если к буферному баку подключена многоколлекторная батарея, необходимо увеличить производительность насоса и объем расширительного бака. Минимальная емкость мембранного бака составляет 10 % от общего количества теплоносителя в контуре.

Как правильно привязать солнечный обогреватель

Схема работает следующим образом:

  1. Охлаждающее ребро соединено с нижним змеевиком буферной емкости, где вода более холодная.
  2. Контроллер с помощью датчиков сравнивает температуру воды (антифриза) в подающем трубопроводе и теплоаккумуляторе.
  3. Электронный блок останавливает насос, когда температура воды в баке равна или превышает температуру теплоносителя на подаче.
  4. Воздух, поступающий в контур, выпускается через автоматический клапан, установленный в верхней части системы.
  5. В случае перегрева теплоносителя из-за остановки насоса (потому что солнце нельзя выключить) сработает предохранительный клапан и сбросит избыточное давление.

Самым дорогим элементом схемы является электронный блок управления. Как вы обходитесь без контроллера:

  • купите на Алиэкспресс более дешевый термостат, срабатывающий от перепада температур;
  • установить таймер «день-ночь» и механический термостат, отключающий насос при максимальном нагреве буферной емкости.

Как работает дешевый китайский блок управления (цена — 15$), смотрите в видеообзоре:

Воздушный солнечный коллектор для отопления своими руками: схема

Чтобы избежать теплопотерь из-за контакта с уличным воздухом, поглотитель самодельного коллектора помещают в хорошо утепленный деревянный короб, покрытый сверху прозрачным пластиком (поликарбонатом или оргстеклом) или прочным закаленным стеклом.

Для коллекторов заводского изготовления трубки поглотителя помещают в вакуумированные колбы, чтобы в них сохранялось тепло, как в термосе.

сделать коллекционер
Схема сборки солнечного коллектора

В качестве теплоносителя может использоваться как воздух, так и жидкая среда – вода или антифриз. Будем рассматривать воздушный коллектор, так как он проще в изготовлении.

Чертежи конструкций

рисунок солнечного коллектора

чертеж солнечного обогревателя

Начиная

Прежде чем строить солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, сколько энергии он будет производить. Но не стоит ждать от самодельной установки высокого КПД. Сообщив, что хватит — можно продолжать.

Работу можно разделить на несколько основных этапов:

  1. Сделать коробку
  2. Создание радиатора или теплообменника
  3. Создай предварительную камеру и езжай
  4. Соберите коллектор

схема системы отопления

Чтобы сделать короб для солнечного коллектора своими руками, следует подготовить угловую доску толщиной 25-35 мм и шириной 100-130 мм. Дно следует сделать из текстолита, и оснастить его ребрами жесткости. Он также должен быть хорошо утеплен пенопластом (но предпочтительнее минеральная вата), покрытым оцинкованной пленкой.

ico.jpg

4 более эффективных способа альтернативного обогрева дома

Что-то, что вы можете узнать в нашей следующей статье

После подготовки коробки пришло время сделать теплообменник. Вы должны следовать инструкциям:

  1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических труб длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
  2. В обеих утолщенных трубах просверливаются отверстия диаметром меньшей трубы, в которую они будут устанавливаться, при этом следите за тем, чтобы они были соосны с одной стороны, максимальный шаг между ними 4,5 см
  3. Следующий шаг – собрать все трубы в единую конструкцию и надежно их сварить
  4. Теплообменник устанавливается на оцинкованную пластину (предварительно прикрепленную к коробке) и фиксируется стальными хомутами (можно сделать металлические хомуты)
  5. Дно ящика рекомендуется покрасить в темный цвет (например, в черный) — он будет лучше поглощать солнечное тепло, но для уменьшения теплопотерь внешние элементы окрашены в белый цвет
  6. Для завершения монтажа коллектора необходимо установить у стен покровное стекло, при этом не забывая о надежной герметизации стыков
  7. Между трубами и стеклом оставляют расстояние 10-12 мм

Осталось построить станцию ​​для солнечного коллектора. Его роль может выполнять герметичная емкость, объем которой колеблется в районе 150-400 литров. Если такой бочки не найти, можно сварить несколько небольших вместе.

Как и коллектор, накопительный бак тщательно изолирован от потерь тепла. Осталось сделать предварительную камеру – небольшой сосуд объемом 35-40 литров. Он должен быть оборудован водосточным устройством (поворотным краном).

солнечный обогреватель

Остался самый ответственный и важный этап — сборка коллектора. Вы можете сделать это следующим образом:

  1. Сначала нужно установить камеру и привод. Необходимо следить, чтобы уровень жидкости в последней был на 0,8 м ниже, чем в тамбуре. Так как в таких устройствах может скапливаться много воды, необходимо продумать, как они будут надежно перекрываться
  2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется это делать с южной стороны, наклонив прибор под углом 35-40 градусов к горизонту
  3. Но помните, что расстояние между накопительным баком и теплообменником не должно превышать 0,5-0,7 м, иначе потери будут слишком значительными
  4. В конце должна быть достигнута следующая последовательность: вестибюль должен располагаться над станцией, последний — над коллектором

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все компоненты воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого нужно посетить магазин сантехники и купить необходимые фитинги, переходники, скобы и другую арматуру. Секции высокого давления рекомендуется подключать к трубе диаметром 0,5 дюйма, секции низкого давления – 1 дюйм.

Ввод в эксплуатацию осуществляется следующим образом:

  1. Установка заполняется водой через нижнее сливное отверстие
  2. Предкамера подключена и уровни жидкости отрегулированы
  3. Необходимо пройтись по системе и проверить отсутствие утечек
  4. Все готово для ежедневного использования

Установка и подключение воздушного коллектора

Для установки воздухонагревателей подготовьте поверхность стены, сделав 4 отверстия для воздуховодов. Внутри здания по комнатам проложены гофрированные трубы, с направлением к полу.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления домов подключаются к электросети через трансформатор. При наличии навыков можно установить в качестве источника питания солнечную батарею.

схема правильного размещения воздушно-отопительной солнечной панели на фасаде дома

Тепловой КПД самодельных воздухонагревателей значительно ниже, чем у заводских изделий. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы коллекционеров, лучший вариант купить из представленных на отечественном рынке: Солар Фокс, Солнцедар и ЯСолар-Эйр.

схема правильного размещения воздуховода на крыше

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла, а выполняют лишь вспомогательную функцию. В домах с солнечными коллекторами изначально устанавливается котел для покрытия 100% потребности в отоплении%.

форма для правильного расположения подводящего канала к воздушному солнечному коллектору

При грамотных расчетах и ​​интенсивной эксплуатации вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае собственного производства солнечного коллектора затраты окупятся уже в середине первого отопительного сезона.

Миф первый: плоские коллекторы прочнее вакуумных

Качественные плоские коллекторы немецкого производства достаточно прочны и легко выдерживают град и подобные внешние воздействия. Но при желании их можно, конечно, сломать. То же самое можно сказать и о качественных вакуумных коллекторах. На практике замена стеклянных трубок на установленные вакуумные коллекторы применяется редко, так как качественные трубки очень прочны и рассчитаны на долгий срок службы

Обратите внимание на видео ниже, где показано испытание на прочность вакуумной трубки с кусочком льда, имитирующим град. Это хороший пример

А вот тот же пример со стальным шаром.

Также следует помнить, что при повреждении плоского коллектора его, как правило, необходимо заменить, что является дорогостоящей и сложной задачей. Если несколько стеклянных трубок в вакуумном коллекторе повреждены, он все равно будет функционировать, и трубки можно будет заменить позже. Обычно при установке вакуумных коллекторов предусматривают, как будут производить замену трубы в случае повреждения и окончания их нормального срока службы (15 лет).

Актуальность организации гелиосистемы

Установка солнечных панелей

Прежде чем покупать или изготавливать инвертор самостоятельно, следует выяснить, достаточно ли эффективным будет отопление частного дома солнечными панелями. Для этого необходимо провести детальный анализ всех факторов, влияющих на эффективность будущей системы.

Для начала определяется показатель солнечной радиации. Это количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли в определенной области. От этого будет зависеть степень нагрева теплоносителя или количество вырабатываемой электроэнергии. Солнечные радиаторы для отопления дома должны идеально работать вне зависимости от времени года. Действительно, но это не всегда работает.

Солнечная радиация

Кроме того, пассивная система солнечного отопления может изменить свою эффективность из-за угла наклона панелей. Это также зависит от сезона. Для определения теоретически возможной энергии можно воспользоваться данными из таблицы.

Уже на основании этих данных можно произвести расчет солнечного коллектора для отопления с учетом его технических и эксплуатационных характеристик. Но помимо этого следует учитывать следующие факторы:

  • Расположение дома. Падению солнечных лучей не должны препятствовать естественные или искусственные объекты – горы, высокие дома, высокие леса и т д;
  • Место установки. Комбинированное солнечное отопление потребует большой площади – от 2 до 10 м². Чаще всего для этого используют крышу дома. При этом он должен быть приспособлен для установки солнечных коллекторов или солнечных батарей;
  • Требуемая мощность нагрева. Солнечные системы отопления для частного дома часто используются в качестве вспомогательных систем.

Значения солнечной энергии (кВтч) для регионов России

Только после этого анализа можно приступать к выбору конкретной альтернативной схемы теплоснабжения дома. Предварительно рассчитываются теплопотери в доме, определяется оптимальный тепловой режим работы отопления. Если солнечный коллектор в системе отопления является дополнительным, к его номинальной мощности добавляется аналогичный показатель для основной системы теплоснабжения.

При расчете необходимо учитывать массу оборудования. Поверхность крыши должна выдерживать эту нагрузку.

Классификация по температурным критериям

Существует достаточно большое количество критериев, по которым классифицируется та или иная конструкция гелиосистем. А вот для устройств, которые можно изготовить своими руками и использовать для горячего водоснабжения и отопления, наиболее рациональным будет деление по типу теплоносителя.

Так системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый тип более распространен.

Галерея изображений Изображение элементарного воздушного коллектора можно сделать из гофрированной трубы. Также необходим фольгированный жесткий утеплитель и фанера или ОСП для корпуса На дно короба, сколоченного размером примерно 0,9 х 0,9 м, укладывается теплоизоляция с фольгой. Затем вся система покрывается черной краской из баллончика.На торцевых стенках короба вырезаются отверстия для выхода воздухоотвода. Трубу можно укладывать с любым количеством витков, это займет ок. 10 м. Конструкция должна быть защищена от атмосферной пыли и воды: для изготовления крышки подойдет обычное стекло, поликарбонат, оргстекло или другой подобный материал. Шаг 1: Сборка коллектора из гофрированной трубы Шаг 2: Покраска солнечной батареи в черный цвет Шаг 3: Установка воздухозаборников Шаг 4: Изготовление крышки солнечной батареи

Кроме того, часто используется классификация по температуре, до которой могут быть нагреты рабочие узлы коллектора:

  1. Низкая температура. Альтернативы, способные нагреть теплоноситель до 50ºС. Они используются для нагрева воды в емкостях для полива, в ваннах и душевых летом и для повышения комфорта прохладными весенними и осенними вечерами.
  2. Средняя температура. Обеспечьте температуру теплоносителя на уровне 80ºС. Их можно использовать для обогрева помещений. Эти варианты наиболее подходят для обустройства частных домов.
  3. Высокая температура. Температура теплоносителя в таких установках может достигать 200-300ºС. Используются в промышленных масштабах, устанавливаются для обогрева производственных помещений, коммерческих зданий и т.п.

В высокотемпературных солнечных системах для передачи тепловой энергии используется довольно сложный процесс. Кроме того, они занимают внушительное пространство, чего не может себе позволить большинство наших любителей загородной жизни.

Процесс их производства трудоемкий, для реализации требуется специализированное оборудование. Самостоятельно создать такую ​​версию солнечной системы практически невозможно.

Можно ли сделать солнечные батареи своими руками
Высокотемпературные солнечные панели на солнечных инверторах в домашних условиях сделать достаточно сложно

Ответственная стадия сборки

Последним этапом является сборка корпуса, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, сбейте прочный ящик. В использованных деревянных брусках заранее прорежьте пазы, затем вставьте в них экран из поликарбоната (глубина пазов около 0,5 см). Выходы труб можно делать после установки всех основных компонентов. Затем в уже собранный деревянный короб для создания воздушной пробки кладете утеплитель из минеральной ваты. Установите панель с змеевиком поверх минеральной ваты. Края ваты подверните так, чтобы катушка не касалась стенок коробки. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь расстояние между собой и не касаться друг друга.

Заключительный этап заключается в обработке кузова специальным водоотталкивающим раствором и эмалировании (кроме передней части).

Солнечные коллекторы из старых рам

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Чтобы активировать его, поместите его на опорную конструкцию, повернув лицевой частью к солнцу, чтобы лучи падали на переднюю часть под самым прямым углом. На крыше установите бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака протяните шланг, подсоединенный к верхней трубе коллектора, к нижней части нижней трубы. Подключив воду по этой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. По законам физики горячая вода будет подниматься в сторону бака, а вытесняемая холодная будет поступать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забывайте, что к баку необходимо присоединить шланг и кран, чтобы забирать воду из бака, а также заливать новую.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

С наступлением холодов все задумываются об обогреве домов, подсобных помещений, теплиц и так далее, но с каждым годом цены на энергоносители постоянно растут, и самые большие расходы в холодное время года приходятся на отопление. Однако эту статью расходов можно уменьшить, если использовать бесплатную солнечную энергию в качестве дополнительного обогрева с помощью простого устройства – солнечного коллектора, который можно сделать своими руками.

Коллекторы из подручных материалов

Изготовление абсорберов

Собираем трубы следующим образом:

  1. Стенка, прикрывающая верхнюю часть банки (там, где есть отверстие), разрезается ножницами по металлу на «лепестки», которые загибаются внутрь. Удобно загибать «лепестки», поставив коробку на пластиковую трубу максимально возможного диаметра (чтобы пройти внутрь коробки).
  2. В дне каждой коробки коническим сверлом нужно сделать 3 отверстия диаметром 20 мм, так, чтобы их центры находились в вершинах равностороннего треугольника.
  3. Теперь можно собирать трубочки из ящиков — по 8 в каждом. Коробки должны быть загерметизированы высокотемпературным уплотнением дымохода, таким как высокотемпературный строительный раствор. Этот состав необходимо нанести на предварительно обезжиренную и увлажненную поверхность. Состав разравнивают пальцами, надев резиновые перчатки, которые также необходимо смочить водой.

Для того чтобы трубы были полностью ровными, при сборке коробки следует укладывать в шаблон, сбитый из двух досок и имеющий форму уголка с одинаковым углом. Устанавливается под небольшим углом к ​​вертикали (можно прислонить к стене).

На только что установленную трубу, помещенную в шаблон, сверху необходимо установить груз до полного затвердевания герметика.

Варианты исполнения воздушных коллекторов

Технология в общем виде

Коробка абсорбера всегда монтируется с южной стороны здания, на фасад или на крышу. Габариты подбираются в зависимости от объема отапливаемого помещения. В принципе размер ограничен только размерами стены в самой комнате и финансовыми возможностями. Первым шагом является создание каркаса сборки. Можно использовать брус или доски.

Если делать его из досок, каркас все равно нужно армировать брусом. Нахлесты из прута должны быть выполнены по длине корпуса из расчета 1 х 1-1,5 метра. Без этого прочность конструкции не будет достигнута. При использовании в качестве облицовки стекла или стеклопакетов каркас необходимо армировать. В противном случае стекло долго не прослужит.

Корпус для воздушных солнечных коллекторов

Корпус для воздушных солнечных коллекторов

После изготовления корпус крепится к стене дома. Все отверстия между корпусом и стеной изолируются монтажной пеной. Боковые стороны имеют входные и выходные отверстия для подачи и удаления воздуха. Трубы от них должны сразу входить в дом, а участок снаружи обмотать теплоизоляцией.

Что касается поглотителя, то можно найти разные варианты. Некоторые из них будут описаны ниже. Лучше всего на эту роль подходит металлическая сетка. Хорошую эффективность обеспечивает использование перфорированных металлических листов. Лучше всего на роль металла подходит алюминий, поскольку он обладает высокой теплопроводностью и умеренной стоимостью. Отопление также будет зависеть от площади сетки или плиты. Чем она больше, тем лучше будет нагреваться воздух. Но у многих из нас ограничены финансовые возможности и не каждый может позволить себе такую ​​роскошь, как алюминиевая сетка. Поэтому в большинстве случаев используется простая металлическая сетка. Поверхность поглотителя покрыта черной матовой краской для повышения селективных свойств.

На отверстия необходимо сделать вентиль, чтобы холодный воздух не поступал обратно в помещение в холодное время года. Для этой цели можно использовать кусок полиэтилена, который крепится к отверстию вверху. Кроме того, на входе в коллектор необходимо установить мелкую сетку, выполняющую роль фильтра. Он защищен от падающей пыли и грязи. Если этого не сделать, стекло или поликарбонат быстро загрязнятся, а пропускание солнечного света (а значит, и КПД) значительно ухудшится. Периодически сетку необходимо промывать для удаления пыли и поддержания потока на нормальном уровне.

Поглотитель воздушного солнечного коллектора

Поглотитель воздушного солнечного коллектора

Затем нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закаленное стекло, различные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакеты или что-то другое. Самое главное не забыть, что коллекторная коробка должна быть герметичной, а все щели должны быть качественно заделаны. Лучше всего подойдет стеклопакет, но он стоит намного дороже, но есть разные виды более дешевого поликарбоната. По этой схеме можно сделать своими руками отопление курятника или другой хозяйственной постройки.

Затем поверх солнечного коллектора монтируется защитный слой. Если используется стекло, оно должно быть закалено. Также используют прозрачный шифер, стеклопакеты, поликарбонат. Чтобы коробка была герметичной, все швы необходимо заделать герметиком. В результате можно легко сделать воздухосборник для обогрева хозяйственной постройки или комнаты в доме.
  

С использованием водосточных труб

Такие солнечные коллекторы размещают на всю стену отапливаемого помещения. Осенью и весной такая установка позволяет значительно сэкономить на тепловом отоплении. Материалы подбираются с учетом размеров. Каркас изготовлен из досок, армированных брусом, а задняя стенка – из влагостойкой фанеры. Толщину лучше брать не менее 10 мм. Амортизатор изготовлен из водосточных труб. Хорошо, если они прямоугольной формы. В качестве подложки используется тонкая алюминиевая пластина. Для утепления задней стенки используется минеральная вата, а для боковых стенок короба – пенополистирол.

Воздухосборник из водосточной трубы

Воздухосборник из водосточной трубы

В целом процедура монтажа коллектора из водосточных желобов особо не отличается от стандартной технологии, описанной выше. Сначала изготавливается деревянный ящик в форме открытого ящика. Его глубина должна быть на 2-3 сантиметра больше диаметра труб. После утепления задней и боковых поверхностей на дно укладывается минеральная вата. Он закрывается алюминиевой пластиной и к нему с помощью монтажной ленты и саморезов крепятся трубы. Длина дренажных труб должна быть такой, чтобы они заканчивались на расстоянии 20 сантиметров от одного из концов. Их края фиксируются деревянной перегородкой с вырезами для труб. С одной стороны размещаем вход и выход, а с противоположной стороны создаем перегородки, которые будут ограничивать потоки воздуха.

После установки все внутренности воздушного коллектора окрашиваются в черный цвет. После высыхания добавляется стекло или поликарбонат. Все тщательно проклеено по швам. После этого солнечный коллектор монтируется с южной стороны дома. Рекомендуется сделать надежные опоры или даже прикрепить к зданию. Затем патрубки подключаются к вентиляции дома и устанавливается вентилятор, осуществляющий принудительную вентиляцию.

Воздушный коллектор на окно

Чтобы не возводить большие конструкции, была придумана альтернатива с воздухосборником на окне. Он легкий и может быть легко удален. Надо сказать, что такой коллектор достаточно эффективен и может хорошо обогреть помещение. Он изготовлен из алюминия.

Для изготовления каркаса используются алюминиевые рамы. На двойное окно творение можно закрепить, как москитную сетку.

Воздушный коллектор на окно

Воздушный коллектор на окно

Для изготовления задней стенки используется алюминиевый лист средней толщины. В этом случае он не будет морщиться. В задней стенке в нижней и верхней части просверлено несколько рядов отверстий. В нижние отверстия будет поступать холодный воздух, а из верхних – нагретый. Конечно не греется. А вот жарко — это вполне реально. Алюминиевую пластину можно зафиксировать фольгированной лентой. Они могут взять лист посередине и по углам. Для усиления задней стенки еще можно установить алюминиевый профиль.

Черная фольга, используемая в фотографии, может использоваться в качестве поглотителя. Но найти его сложно. И обычно проблема решается установкой алюминиевой пластины, окрашенной в черный цвет. По габаритам этот лист соответствует задней стенке. Закрепите его той же лентой из фольги и поместите верхнюю рамку. Сверху крепится той же лентой по периметру.

На роль покрытия, пропускающего солнечный свет, подойдет пленка. Можно взять тот, в который упакована продукция. Коллектор должен быть герметичным. После сборки солнечный коллектор монтируется на южное окно.
  

Солнечный воздушный коллектор из профнастила

Этот вид чем-то похож на сооружение квадратных водосточных труб, но он проще и выполняется быстрее. Под ним находится ящик нужного размера из доски и бруса. Дно изготовлено из фанеры, на которую уложена минеральная вата. Не забудьте сделать отверстие в дне, чтобы воздух мог выходить. Далее укладывается гофрокартон и окрашивается в черный матовый цвет. Столы на террасе должны иметь высокий профиль. Лист перфорирован для пропуска воздуха.

Воздушный коллектор из гофрированного картона

Воздушный коллектор из гофрированного картона

Сверху конструкция обшивается поликарбонатом и проводится тщательное утепление. Естественно, в доме должно быть отверстие для забора холодного воздуха и выхода нагретого воздуха. Последнему нужен вентилятор. Солнечный коллектор такого типа обеспечивает нагрев примерно на 20-25 градусов по сравнению с наружным воздухом. И этого достаточно для поддержания микроклимата. При этом имеется постоянный приток свежего воздуха.

Это варианты солнечных коллекторов. Есть еще много вариаций. Например из пивных банок. Все примеры в одной статье охватить невозможно.
  

Компактный, оконный, солнечный воздушный коллектор

При желании можно сделать более практичный солнечный коллектор, который в любой момент можно снять и отправить в кладовку, а с этим справится любая хозяйка, не прибегая к мужской силе.

подтобнее…

Компактный, оконный, солнечный коллектор

Как рассчитать тепловую эффективность солнечного воздушного коллектора

очевидно, что блок воздушных солнечных коллекторов более компактен, чем солнечные панели, и характеризуется меньшими потерями, возникающими при преобразовании одного вида энергии в другой.

Этот вид «зеленой» энергии становится прибыльным, когда соотношение между собранной солнечной энергией и имеющейся в районе максимальной.

Общее количество энергии выражается в кВтч / (м²×день). Предполагается, что в ясный солнечный день среднее количество прямой солнечной энергии, доступной на 1 м² площади в час, должно быть не менее 1 кВт. Но коллектор представляет собой тонкую трубку из металла с высокой теплопроводностью, поэтому потери тепла в самом коллекторе минимальны. Следовательно, эффективность воздушного коллектора будет зависеть от:

  1. Активная площадь коллектора (та, на которую попадают солнечные лучи).
  2. Количество коллекторов.
  3. Расположение коллекторов по отношению к основному направлению лучей.
  4. Протяженность и сложность маршрута отапливаемого авиатранспорта.

В случае самостоятельной организации обогрева воздушного коллектора измерить КПД коллектора можно только с помощью высокотемпературного термометра. Кроме того (поскольку надеяться на самопроизвольное вытеснение нагретого воздуха увеличенного объема в помещение рискованно) необходим вентилятор. Поскольку система будет иметь разомкнутый контур, количество тепла, собранное солнечным коллектором на единицу, будет прямо пропорционально разности температур и теплоемкости воздуха в данный момент. Умножая это значение на продолжительность работы коллектора и пренебрегая потерями на излучение от скользящего действия лучей, получаем суммарное значение плотности теплового потока. Сравнив его с номинальным (1 кВт), узнаем КПД коллектора.

Теперь нам просто нужен пиранометр, чтобы проверить интенсивность солнечного света. Наличие этого прибора избавит вас от трудоемких замеров эффективности коллектора при различных погодных условиях. Самый практичный пиранометр типа ICB200-03, который можно купить или арендовать.

общий обзор пиранометра ICB200-03

Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector