Обогрев солнечными лучами

Обогрев солнечными лучами

База самоделок для всех!

Обогрев солнечными лучами

Подсчитано, что плоскость площадью 36 кв.см, обращенная перпендикулярно к солнечным лучам, получит в год столько энергии, что ее хватит вскипятить чайник. Так никогда чайку не попьешь. А почему не попробовать «собрать» рассеянную солнечную энергию с большей площади и использовать ее, например, для обогрева жилого дома?

Сегодня мы расскажем о трех обогревательных установках. Первая (см. рис. 1) по своей тепловой мощности может заменить батареи центрального отопления н даже русскую печь. Почти восемь месяцев в году днем и ночью она способна отапливать помещения большого дома. Круглосуточная работа объясняется просто — тепловая мощность ее настолько велика (около 5 тыс. Вт), что избыток тепла можно запасать впрок, аккумулировать.

На рисунке 1а показан общий вид установки — будем называть ее коллектором. Сооружен он из дерева и имеет длину 350, ширину 180 и высоту 220 см. Устанавливается коллектор с южной стороны жилого дома.

Вы обратили внимание, что на правой стороне коллектора есть откидная крыша. Днем она опущена, на ночь или во время дождя ее поднимают. Крыша защищает коллектор от потерь тепла и от повреждений.

Боковая стенка коллектора собирается из деревянных рамок и имеет тройное остекление (см. рис. 1д). Оба слоя воздуха между стеклами хорошо теплоизолируют нагреваемые солнечными лучами пластины. Сами пластины (см. рис. 1б, 1в и 1д) изготовлены из полос кровельного железа и покрашены черной эмалью. Нагреваемые лучами, они отдают тепло потоку воздуха, который совершает сложный путь по лабиринту между ячейками и внутренним стеклом. На рисунке 1г он обозначен голубыми стрелками.

Коллектор работает так. Утром вы откинули крышу и установили ее под таким углом, чтобы солнечные зайчики от зеркал падали на черные пластины подогревателя. Когда они нагреются, включают вентиляторы 4 и 6. Воздух через отверстие 1 устремляется в лабиринт над подогревателем, нагревается и выходит в отверстие 2. Через отверстие 3 вентилятор направляет его в жилые помещения. Обратный поток возвращается в коллектор через отверстие 5. Далее поток разделяется: часть снова направляется в жилые помещения, а другая часть засасывается вентилятором и идет на подогрев. Постепенно воздух в жилых помещениях прогревается до 24°С, а если хотите — и выше. Если станет жарко, необходимо перераспределить потоки воздуха. Заслонкой перекрывают воздуховод, по которому теплый воздух поступает в дом. Тогда большая его часть начнет циркулировать внутри коллектора, нагревая аккумулятор. В конструкции аккумулятора предусмотрен дополнительный лабиринт, и воздух полнее отдает тепло заполнителю — кладке из кирпичей или крупных камней, уложенных с большими щелями без связующего раствора.

Масса аккумулятора — несколько сот килограммов. К вечеру температура кладки достигает 75° С. Этого аккумулированного тепла хватит, чтобы поддерживать температуру воздуха в помещениях в пределах 16—18°С в течение всей ночи. После захода солнца вентилятор 6 отключают и крышу коллектора поднимают.

Более простую конструкцию коллектора вы видите на рисунке 2. Его размеры 150Х100Х X10 см, а тепловая мощность 800 Вт. Мощность невелика, но ее хватит для обогрева комнаты площадью 12—14 кв.м. Правда, после захода солнца эта установка не работает — у нее нет заполнителя, аккумулирующего тепло. Для обогрева большей площади можно изготовить несколько коллекторов. Работать они могут независимо друг от друга или вместе. Тогда их следует параллельно соединить между собой.

Корпус коллектора изготовлен из кровельного железа. Внешне он напоминает корыто (рис. 2а), внутреннюю поверхность которого следует покрасить в черный цвет. Внутри корпуса установлены два стержня. На них надеты пластины — жалюзи. Их также следует вырезать из кровельного железа и покрасить черной эмалью.

Воздух из помещения по гибкому рукаву (рис. 2б) вентилятором подается внутрь коллектора, где обтекает пластины и нагревается. Чтобы установка работала эффективней, передняя часть коллектора имеет двойное остекление. Корпус утеплен теплоизоляционными матами.
На установке, которая показана на рисунке 3, можно греть воду. Монтируется она на чердаке под крышей. Солнечные лучи, многократно отражаясь от зеркал, установленных на боковых стенах, потолке и полу (см. рис. За), концентрируются в узкий пучок и падают на змеевик, установленный в ящике. Крышка этого ящика (см. рис. 3б) имеет двойное остекление. Подобным способом можно подогревать воду до 70—80°С и использовать ее как для отопления, так и для других хозяйственных нужд.

По материалам журнала Юный техник

Альтернативная нагревательная установка для воды от солнца

Истощение природных ресурсов приводит к увеличению цен на газ и электроэнергию. Поэтому уже в ближайшее время актуален переход на использование альтернативной энергии, например энергии солнца.

Предлагаю описание варианта солнечного нагревателя и использования солнечной энергии для нагрева воды, например на даче или в частном доме.

Солнечный водонагреватель

Многие дачники или жители частного дома пользуются душем, у которого вода нагревается солнечной энергией в металлической ёмкости на душе. Недостатки такой простейшей конструкции очевидны. Температура воды из такой ёмкости полностью зависит от погоды и значительно меняется в течение суток. Кроме того, надо следить за уровнем воды в баке.

У предлагаемой солнечной нагревательной установки эти недостатки проявляются в меньшей степени, а поэтому она удобнее и использовании.

Чтобы увеличить скорость нагрева воды и её температуру используется дополнительный нагревательный коллектор. А для сохранения накопленного тепла используется теплоизоляция накопительного бака и нагревательного коллектора. Это позволяет иметь тёплую воду в довольно прохладную погоду, даже если солнце светило недолго. Вода в бак поступает через постоянно открытые краны 10, 3, и поэтому не требуется следить за доливкой воды. Выход нагретой воды через краны 4 и 7, а для душа и 9.(см. рис.)

Нагретая вода как более лёгкая из нагревательного коллектора поднимается в верхнюю часть накопительного бака. Её место занимает более холодная из нижней части бака. Нагревательный коллектор должен располагаться несколько ниже бака, тогда в нагреватель поступает более холодная вода.
Конструкция бака накопителя представляет собой металлическую ёмкость произвольной, но лучше прямоугольной формы. Эта внутренняя ёмкость вставляется в наружный корпус и ставится на кирпичи или деревянные бруски. Наружный корпус металлический или деревянный. После монтажа труб промежуток между корпусами заполняется теплоизолятором. Это может быть монтажная пена, пенопласт, стекловата или другой материал.

Хороший вариант корпуса нагревательного коллектора можно изготовить по технологии современных стеклопакетов для оконных рам с дополнительной теплоизоляцией. Или корпус может быть изготовлен по технологии изготовления бака, но верхняя часть должна быть застеклена. К внутреннему металлическому корпусу нагревательного коллектора на хомутах крепятся трубы желательно прямоугольного сечения, по которым при нагреве циркулирует вода. Внутренний металлический корпус и трубы для лучшего нагрева солнечным излучением окрашены в чёрный цвет. Поэтому солнечные лучи нагревают всю металлическую внутреннюю площадь нагревательного коллектора. Трубы прямоугольного сечения имеют большую площадь соприкосновения с чёрным металлическим листом внизу, поэтому быстрее нагреваются и отдают тепло воде. Благодаря остеклению тепло не рассеивается, нагревательная способность устройства увеличивается и можно достичь высокой температуры нагрева воды. Можно получать нагретую воду в прохладную погоду даже в начале весны и до поздней осени. Коллектор должен располагаться под наклоном в южную сторону.

Отбор нагретой воды из верхней части бака имеет существенное преимущество по сравнению с отбором снизу. При кратковременном появлении солнца в пасмурную погоду вода успевает нагреваться только в верхней части бака, а в нижней части остаётся холодной. Поэтому от этой конструкции можно получить заметно больше нагретой воды.

Летом температура нагретой воды может быть довольно высокой, поэтому для душа лучше пользоваться ею через кран смеситель, смешивая её до нужной температуры с холодной водопроводной водой.
Размеры бака и коллектора не критичны. Чем больше бак, тем больше можно накопить воды, а чем больше коллектор, тем больше скорость нагрева и температура воды в баке. Мощность солнечного излучения в летний полдень достигает 1000 ват на каждый квадратный метр площади нагревательного коллектора, а зимой в десять раз меньше. Чёрная внутренняя поверхность коллектора имеет небольшую отражательную способность и 80% – 90% тепловой энергии передаётся коллектору. Небольшая часть солнечной энергии отражается стеклом и поглощается им при загрязнении.

Ориентировочно для бака ёмкостью 0,5м3 достаточно коллектора площадью 2-3м2 и общей длиной труб в коллекторе 15-20м прямоугольного сечения 40мм * 60мм. Диаметр труб соединяющих коллектор с баком не меньше одного дюйма.

При хорошей термоизоляции вода будет нагреваться в солнечную погоду и при минусовой температуре окружающего воздуха, но при сильных длительных морозах и пасмурной погоде вода в коллекторе может замёрзнуть и произойти авария. Можно применить системы автоматического контроля и электроподогрева коллектора, но лучше на зимний период слить воду из коллектора и бака. Тогда можно пользоваться обычной газовой колонкой помимо бака через кран 5. Как заполнять систему и сливать воду из коллектора легко разобраться по рисунку.

Чтобы не беспокоиться о своевременном сливе воды из нагревателя при неожиданных заморозках и получать некоторое количество тёплой воды даже зимой можно несколько усовершенствовать солнечную нагревательную установку. Поскольку количество солнечной тепловой энергии и светлого времени зимой меньше, а тепловые потери больше, то необходимо увеличить площадь нагревательного коллектора, применять хорошую теплоизоляцию и двойное остекление. В накопительном баке вход и выход коллектора соединить теплообменником в виде спирали из труб. Нагревательный коллектор и теплообменник заполняются антифризом, тосолом, или другой незамерзающей в данной местности жидкостью. При наличии в баке теплообменника обязательно установить расширительный бачок для незамерзающей жидкости. При использовании солнечного нагревателя в холодную погоду, чтобы меньше охлаждалась вода в баке нужно увеличить разность по высоте нагревательного коллектора и бака.

Нагревательная установка находится под давлением воды в системе но при качественном изготовлении может служить многие годы. Для защиты от неожиданных протечек можно предусмотреть под установкой металлический лист с загнутыми краями и стоком воды наружу. В случае кратковременных перебоев с водой частично может помочь обратный обратный клапан в трубе подачи воды. Но многие последние усовершенствования не обязательны.

Нагретая вода собирается, прежде всего, в верхней части бака, поэтому предусмотрен отбор воды из верхней части бака, что позволяет использовать даже короткие прояснения при пасмурной погоде. Для бесперебойного обеспечения нагретой водой в любое время и в любом количестве предусмотрена возможность совместной работы солнечного водонагревателя и газовой колонки или электроводонагревателя, например, в баке-накопителе.

Особенно удобно использовать газовую колонку или электрический водонагреватель после бака накопителя с автоматической регулировкой температуры. Тогда даже небольшой нагрев воды в солнечном коллекторе, например, в межсезонье или в зимний период, уменьшит расход основного энергоносителя в виде электричества или газа. При регулярном использовании нагретой воды солнечная энергия как альтернативная энергетика может быть рентабельной уже сейчас.

Количество энергии Солнца падающей в течение 1 сек. на площадку в 1 м² поставленную на границе атмосферы перпендикулярно солнечным лучам, называют солнечной постоянной равной примерно 1400 Вт/м² или 2,0 кал/см²*мин. На поверхности Земли после прохода через атмосферу энергия уменьшается и для расчётов обычно принимается 1000 Вт/м².

Расчёт экономической эффективности солнечной нагревательной установки.

Количество теплоты воспринимаемой солнечным водоподогревателем вычисляется по выражению:
Qт.с.р = Fпан Dср Вот, Вт
где Fпан – поверхность тепловоспринимающей панели коллектора, м2;
Dср – суммарный удельный поток на поверхность Вт/м2;
Вот – отражающая величина теплоотражающей панели

Удельный тепловой поток солнечной радиации Dср зависит от географического места расположения объекта применения солнечного теплоприёмника.
В таблице приведены данные суточного изменения удельного теплового потока солнечной радиации при наклоне под углом 460 к горизонту поверхности теплоприёмника на широте 560 с.ш. при наклоне к горизонту теплоприёмника под углом 460 при южной ориентации (Москва – Казань – Курган – Красноярск – Братск)

Дата замеров по месяцам

21.0121.0221.0321.0421.05

Суммарная дневная радиация

29385154650871857474

При вертикальном расположении оконного остекления удельный тепловой поток примерно на 25% будет меньше данных в таблице.

ПРИМЕР расчета к практическому применению альтернативного нагревателя воды:

В подмосковном коттедже устроена система горячего водоснабжения от теплоты солнечной радиации. Применяемые солнечные коллектора имеют поверхность 1 м2 и коэффициент отражения Вот = 0,68.
Требуется: определить количество нагретой воды в трёх коллекторах, установленных на крыше коттеджа с южной ориентацией под углом 460 к горизонту.
Решение: По формуле вычисляем количество теплоты солнечной радиации в дневное время, поступающей на три коллектора.
В апреле количество поступающей в дневные часы теплоты солнечной радиации:
Qт.с.р.4 = 3 * 7185 * 0,68 = 14657,4 Вт*ч/сут.
Температура водопроводной воды в апреле tх.вод. = 120С, определяем количество нагретой за сутки воды для системы ГВС:
Qг.в.4 = Qт.с.р.4 * 3,6/Сw(tг.в.4 – tх.в.4) = 14657,4 * 3,6/4,2 * (50 – 12) = 261,7 кг/сут.
В мае при температуре водопроводной воды в 160С количество нагретой воды составит 297 кг/сут.
Соответственно в июне при температуре водопроводной воды 180С, количество нагретой воды составит 313 кг/сут. опубликовано econet.ru

Читайте также:  Солнечный коллектор (фото, расчет, пошагово)

Автор: Сергей Южный

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Экономически выгодный бойлер — солнечный водонагреватель

Обновлено: 13 августа 2019

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Солнечные водонагреватели представляют собой комплект оборудования для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Другое название этих устройств — солнечные коллекторы. В отличие от фотоэлектрических панелей, использующих для производства электроэнергии солнечный свет, солнечные нагреватели сразу получают тепловую энергию, которую передают теплоносителю (воде, антифризу и т.п.).

Они образуют целую систему, состоящую из следующих элементов:

  • Коллектор. Панель, принимающая тепловую энергию и передающая ее теплоносителю.
  • Накопительный бак. Емкость, в которой аккумулируется нагретая вода и происходит замещение остывшего теплоносителя только что нагретым потоком.
  • Отопительный контур. Обычная радиаторная система или теплый пол, реализующие энергию теплоносителя. В некоторых типах системы отопительный контур не входит в объем системы коллектора, получая энергию в накопительном баке, который в данном случае является теплообменником.

По типу циркуляции

Циркуляция теплоносителя позволяет получать тепловую энергию взамен отданной во внутреннюю атмосферу дома. Существует два вида:

  1. Естественная. Используется перемещение нагретых слоев жидкости вверх с замещением их более холодными слоями. Не требует никаких устройств или использования электроэнергии, но зависит от множества факторов — взаимного расположения коллектора, накопителя и остальных элементов системы, температуры и т.д. Перемещение жидкости нестабильное, способное усиливаться и ослабляться.
  2. Принудительная. Потоки направляются с помощью циркуляционного насоса. Возникает стабильный режим с постоянной скоростью потока, что позволяет обеспечить устойчивый режим обогрева дома.

Принудительная циркуляция более эффективна и позволяет располагать узлы системы в наиболее удобном порядке, не обращая внимание на перепады высот и объемов.

По типу коллектора

Существуют конструкции коллекторов, обладающие разной эффективностью, возможностями и способом передачи тепла. В их числе:

  1. Открытые. Плоские длинные лотки или желоба из черного пластика, в которых циркулирует вода. КПД открытых коллекторов очень низок, но простота и дешевизна способствуют их популярности. Используются для нагрева воды для летнего душа или бассейна.
  2. Трубчатые (термосифонные). Основной элемент — коаксиальная трубка с вакуумной прослойкой между внешними слоями, которая надежно теплоизолирует содержимое трубок. Конструкция эффективная, но дорогая и не поддающаяся ремонту.
  3. Плоские. Это закрытые емкости с прозрачной верхней панелью. Внутренняя поверхность покрыта слоем приемника тепловой энергии, отдающего ее воде, которая перемещается внутри припаянных к приемнику трубок. Простая и эффективная конструкция, в которой для большего эффекта иногда создают вакуум для теплоизоляции.

От того, какой коллектор установлен в системе, и насколько он удачно вписывается во внешние условия региона — климат, погода, количество и продолжительность солнечных дней — зависит, насколько эффективной будет система нагрева воды от солнца.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Установка

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадке с таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня. Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии. Обычно установку коллекторов производят на скатах крыши, так как это позволяет сэкономить площадь участка и исключит доступ злоумышленникам, животным и прочим нежелательным элементам.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°. Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола. Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Важно! Не допускается монтаж пластиковых или стальных труб, только из нержавеющей стали или меди. Кроме того, контур надо качественно теплоизолировать.

Ошибки, допущенные при монтаже, снижают эффективность работы водонагревателя на солнечных батареях, цена которого достаточно велика, чтобы относиться к этому с пренебрежением. Существуют два типа установки, имеющие принципиальное различие:

Пассивная

  • Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
  • Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

  • Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
  • Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

Обзор рынка: производители и модели

Наибольшее развитие и распространение технология получила в южных странах, где поток энергии находится в постоянном доступе. Покупателей, которые решили приобрести и установить солнечные батареи для нагрева воды, цена нередко интересует даже больше, чем технические и эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим наиболее известные фирмы, занимающиеся производством этого оборудования:

  • Sunrain Solar Energy Co., Ltd. Это китайская фирма, полностью изготавливающая водонагревательные системы на собственных предприятиях.
  • Buderus, Vaillant, Viessmann — три фирмы из Германии. Европейское оборудование славится своим качеством и возможностями, но немецкие установки являются эталоном среди всех альтернативных вариантов.
  • Ariston, Ferroli. Итальянские компании, обеспечивающие высокое качество и сравнительно низкие цены на отопительное оборудование.

Приобретая солнечные нагреватели воды, цена которых кажется весьма приемлемой, необходимо внимательно изучить паспорт и технические характеристики установки. Встречаются недобросовестные производители и продавцы, предлагающие поддельные устройства. Если есть сомнения, следует попросить сертификаты на оборудование. Если их не имеется в наличии, нужные устройства следует поискать в других магазинах.

Необходимо учесть, что данное оборудование может быть очень дорогим не столько из-за высокого качества, сколько в зависимости от страны-изготовителя. Так, российские установки могут стоить 20 тыс. руб., а европейские аналоги того же уровня будут стоить в 3-4 раза больше.

Какой выбрать для бассейна?

Выбор гелионагревателя для бассейна обусловлен его размерами, объемом воды, местом расположения и прочими критериями. Солнечные водонагреватели, цены и параметры которых находятся в наилучшем сочетании, могут быть изготовлены в разных конструкционных вариантах. Могут быть использованы все доступные варианты, от простейших открытых конструкций, до наиболее сложных и дорогих систем с конденсационными камерами.

Чем проще комплекс, тем он дешевле и надежнее, но и эффективность его будет соответственно ниже. Основным критерием выбора следует считать размер искусственного водоема и частоту подпитки извне. Специалисты рекомендуют для бытовых целей обходиться несложными и дешевыми гибкими моделями, представляющими собой резиновые плоскости с впаянными внутри трубками, по которым пропускается вода. Они недороги, но дают вполне достаточно тепла для поддержания нормальной температуры в бассейне.

Если необходимо подогревать воду в искусственных водоемах общественного или коммерческого пользования, рекомендуется приобретать полноценные комплексы из вакуумных трубок, или панельные конструкции. Они демонстрируют высокую эффективность и позволяют получать достаточное количество тепловой энергии. Параметры таких установок подробно изложены в паспорте, что позволяет выбрать комплекс, наиболее подходящий по производительности.

Как сделать водонагреватель своими руками?

Самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя позволяет сэкономить некоторое количество денег и получить возможность бесплатного нагрева воды для любых нужд. Нет смысла использовать дорогостоящие материалы, поскольку результат будет зависеть не столько от их, сколько от тщательности и аккуратности сборки, а также от площади нагрева. Браться за изготовление вакуумных или конденсационных установок нецелесообразно, проще сделать самые доступные и надежные панели. Рассмотрим наиболее популярные и распространенные варианты самостоятельного изготовления солнечных водонагревателей:

Из поликарбоната

Поликарбонат — прозрачный листовой пластик. Для изготовления коллектора нужен сотовый материал, представляющий собой двойной лист, соединенный поперечными полосками. Вся плоскость представляет собой множество каналов, разделенных друг с другом, но имеющих выход наружу с торцовой части.

Для изготовления надо взять два листа одинакового размера. Один будет абсорбером, т.е. получать солнечное тепло и отдавать его воде. Второй — наружный защитный слой, обеспечивающий безопасность рабочей пластины и способствующий сохранению тепловой энергии. Для утепления используется пенопластовый лист такого же размера, который будет наклеен на заднюю сторону.

В качестве манифольда (распределителя) будет использоваться полипропиленовая труба. Для каждой панели нужно 2 таких трубы. В них надо сделать продольный пропил, длина которого точно равна ширине листов поликарбоната. В эти пропилы вставляются торцы рабочих пластин (оба), после чего тщательно герметизируются с помощью клеевого пистолета.

Важно! Задняя сторона рабочей пластины красится в черный цвет, после чего на нее наклеивается пенопласт. Затем на лицевую сторону наклеивается внешний защитный слой.

На диагонально противоположные торцы полипропиленовых трубок наклеиваются штуцеры, с помощью которых коллектор будет присоединяться к остальной системе. Свободные торцы плотно герметизируются заглушками. После высыхания клея коллектор наполняют водой и проверяют наличие утечек, которые сразу же устраняют. После этого панель можно присоединять к системе и вводить в эксплуатацию.

Из пластиковых бутылок

Коллектор из пластиковых бутылок — один из вариантов самодельного трубчатого водонагревателя. Собственно, бутылки служат только для теплоизоляции, основную функцию выполняют черные пластиковые трубки, торцы которых вставлены в средние патрубки ПВХ тройников. Эти тройники соединяются в одну линию, образуя коллектор, который можно впоследствии увеличивать до любого размера, просто присоединяя дополнительные трубки. У бутылок отрезают дно, одевают их на трубку одну за другой так, чтобы горлышко плотно входило в заднюю част.

Получается внешняя прозрачная труба, прикрывающая трубку и создающая эффект парника внутри. Когда по трубкам пропускается вода, она нагревается от солнечного тепла и направляется в систему для использования по назначению.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация солнечных нагревателей не представляет существенных сложностей. Если система правильно установлена и настроена, то от владельца потребуется лишь поддержание чистоты приемных панелей и целостности соединений. При необходимости надо менять вышедшие из строя узлы и элементы, восстанавливать герметичность трубок и прочих деталей. Никаких специальных рекомендаций не имеется, все действия производятся в соответствии с необходимостью и целесообразностью.

Солнечный водонагреватель для частного дома — устройство и принцип работы гелиоколлекторов

    Содержимое:
  1. Виды солнечных коллекторов
    1. Коллекторы с встроенным баком
    2. Гелиосистемы с выносным баком
  2. Как работает система ГВС от гелиосистемы
    1. Принцип нагрева воды солнцем
    2. Сколько воды может нагреть солнечный коллектор
    3. Чем заправляют гелиосистемы
  3. Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена
  4. Как установить солнечную систему нагрева воды

Гелиосистемы устанавливаются в частных домах, коттеджах, бассейнах, хостелах и других зданиях для обеспечения ГВС. Солнечные водонагреватели для частного дома способны обеспечить большим количеством горячей воды. Одна гелиоустановка производит до 200 л нагретой воды в день. Особенно выгодным считается коммерческое применение гелиоколлекторов, при котором полная окупаемость достигается уже через 2-3 года эксплуатации.

Существует несколько видов гелиоводонагревателей, отличающихся способом аккумуляции и хранения тепла, внутренним устройством и принципом работы. Различия влияют на теплоэффективность и технические характеристики оборудования.

Читайте также:  Электросамокат своими руками

Виды солнечных коллекторов

При выборе гелиосистемы в первую очередь обращают внимание на тип баков аккумуляторов солнечной тепловой энергии, так как отличия конструкции и устройства отражаются на особенностях эксплуатации и технических характеристиках.

Коллекторы с встроенным баком

Моноблочные гелиоколлекторы предназначены для работы в сезон весна-осень. Зимой оборудование отключают, сливают теплоноситель. Коллекторы со встроенным баком проще установить и обслуживать. Для использования требуется просто подключить гелиосистему к системе горячего водоснабжения или точке водоразбора.

Нагрев воды гелиоколлекторов со встроенным баком теплоаккумулятором происходит следующим образом:

  • солнечные лучи улавливаются абсорбером;
  • полученная энергия передается в змеевик, расположенный в встроенном баке теплоаккумуляторе;
  • происходит передача тепла, от нагретого теплоносителя воде, используемой для бытовых нужд.

В некоторых теплоаккумулирующих ёмкостях предусмотрен встроенный ТЭН, необходимый в случаях, если солнечный коллектор не смог обеспечить необходимым количеством горячей воды. Недогрев возможен в случае пасмурной или холодной погоды. Солнечный коллектор в нормальных условиях может нагреть объем воды до 200 л. в день.

Коллекторы с встроенным баком в основном работают без давления, c применением естественной циркуляции жидкости. Термосифонные гелиосистемы устанавливают в высшей точке ГВС, чтобы обеспечить необходимый напор воды, при открытии крана водоснабжения. Баки выдерживают максимальное давление не более 0,2 атм. После нагрева вода самотеком стекает к точке водоразбора.

Солнечные водонагреватели с встроенным баком отличаются несколькими преимуществами:

  • нагрев воды в солнечную погоду всего за 3-4 часа;
  • обеспечение потребности в ГВС от 3 человек и выше, в зависимости от площади абсорбирующей поверхности;
  • простой монтаж;
  • низкая цена.

Принцип термосифона широко используется в ГВС с солнечными коллекторами. Работа водонагревателя основывается на естественной конвекции, когда нагретая жидкость перемещается вверх, а остывшая опускается вниз. Непременное условие термосифонной схемы ГВС — резервуар для воды должен находится выше коллектора.

Гелиосистемы с выносным баком

Солнечные коллекторы, подключаемые к отдельно стоящему баку теплонакопителю, относятся к классу водонагревателей для круглогодичного использования. Нагрев воды продолжается в любое время года, при условии, что будет ярко светить солнце и температура воздуха не упадет ниже –50°С.

Для нагрева воды используется внешний бойлер косвенного нагрева, удаленный от источника тепла. В качестве теплоносителя используется антифриз. Нагрев ГВС коллектором с выносным баком осуществляется следующим образом:

  1. абсорбер аккумулирует тепло и передает его жидкостному теплоносителю;
  2. под давлением, нагретый антифриз поступает в теплообменник бака накопителя;
  3. при прохождении через змеевик бака, теплоноситель нагревает воду.

Для обеспечения нормальной работы, гелиоколлектор с выносным баком подключается к насосной группе. Циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно. Процесс и интенсивность нагрева, и давление регулируются автоматикой.

Главное достоинство гелиосистем с выносной емкостью — возможность круглогодичного применения. Недостаток: необходимость в подключении дорогостоящего оборудования, необходимого для нормальной работы гелиосистемы. Водонагреватель работающий под давлением имеет еще один минус: при отключении электроэнергии насосы перестают работать, что приводит к перегреву теплоносителя и негативно сказывается на работоспособности гелиоколлектора (проблема решается установкой ИБП).

Как работает система ГВС от гелиосистемы

Чтобы понять насколько горячее водоснабжение на солнечных коллекторах выгодно, стоит рассмотреть, несколько важных вопросов:

  • как работает гелиосистема;
  • сколько воды сможет нагреть гелиоколлектор в течение дня.

Хорошее понимание перечисленных моментов поможет выбрать наиболее подходящую гелиосистему в каждом конкретном случае.

Принцип нагрева воды солнцем

Существует несколько разновидностей коллекторов, отличающихся по принципу абсорбции или аккумуляции тепла. Все оборудование делится на две группы:

  • Трубчатые вакуумные коллекторы — аккумуляция тепла осуществляется благодаря особым колбам. В процессе производства из стеклянных трубок выкачивают воздух, что приводит к созданию вакуума, играющего роль своеобразного теплоизолятора. Внутри колба покрыта высокоселективным слоем. Там же находится алюминиевая или медная пластина, контактирующая с трубками теплообменника, которые для солнечного водонагревателя изготавливаются из меди.
    Принцип действия трубчатых коллекторов следующий:
    1. в трубках, благодаря высокоселективному покрытию и внутреннему устройству (напоминает колбу термоса) воздух нагревается до 280-300°С;
    2. тепло передается через пластину к циркулирующей жидкости;
    3. теплоноситель поступает в отдельно стоящий или моноблочный накопительный бак, происходит нагрев воды.

    По своему устройству трубчатые вакуумные коллекторы делятся еще на несколько групп: с U-образными (коаксиальными) или прямоточными трубками.

Принцип работы солнечных водогрейных коллекторов трубчатого и панельного типа основан на обычных физических законах. Ультрафиолетовое излучение проходит сквозь атмосферу земли практически не теряя тепла. При попадании на твердую поверхность солнечные лучи прогревают ее. В свою очередь нагретые предметы отдают тепло окружающей среде. Подобным образом происходит нагрев и в гелиосистеме.

Солнечные лучи попадают на абсорбирующую поверхность, которая сильно разогревается благодаря тому, что окрашена в темный цвет. Тепло, аккумулируется при помощи абсорбера и направляется в накопительный бак. Описанный принцип работы остается одинаковым для всех гелиоколлекторов, независимо от внутреннего устройства.

Виды и способы аккумулирования солнечной тепловой энергии влияют на особенности эксплуатации солнечных водогрейных систем. Трубчатые водонагреватели отличаются большей теплоотдачей, способны работать при температуре до –50°. Хотя вакуумные колбы стоят дороже, их теплотехнические параметры: скорость и интенсивность нагрева лучше, по сравнению с панельными коллекторами.

Сколько воды может нагреть солнечный коллектор

Все зависит от нескольких факторов: способа нагрева и аккумуляции тепла, времени года, погоды. Отдельно учитывается то, какая система рециркуляции используется. Средним значением для гелиосистемы на 1 м² принято считать следующие возможности нагрева в час:

  • 100 литров на 7 °C;
  • 50 литров на 14 °C;
  • 25 литров на 28 °C;
  • 15 литров на 46 °C;
  • 10 литров на 70 °C.

В пасмурную погоду солнечный коллектор может снизить скорость нагрева ГВС, в ясную солнечную наоборот, увеличить, поэтому в списке приводятся средние значения.

В теплую летнюю погоду, при отсутствии облачности водонагреватель всего за час подогревает около ведра воды, что достаточно для экономного душа. В течение светового дня собирается около 200 л. горячей воды с температурой около 40°, при условии, что используется коллектор, имеющий более 1,5 м² абсорбирующей площади.

Зимой потребитель столкнется с тем, что получаемого тепла будет недостаточно, чтобы произвести необходимое количество горячей воды. Проблема решается установкой накопительной емкости.

Принцип работы коллектора при низких температурах окружающей среды несколько изменяется. Если летом можно было подключить бойлер и периодически, раз в час «сбрасывать» в него горячую воду, то зимой водонагреватель будет нормально функционировать только в системе косвенного нагрева. Суть такого подключения в следующем:

  • зимой, вода в солнечных коллекторах нагревается до температуры 30°С, чего будет недостаточно для мытья;
  • в систему ГВС подключают буферную емкость с двумя теплообменниками, для котла и гелиоколлектора;
  • водонагреватели от солнечной энергии подогревают воду до температуры 25-30°С;
  • основной нагрев осуществляет газовый, электрический или твердотопливный котел, доводя температуру до 60-70°;
  • при открытии крана ГВС пользователю подается горячая вода.

Солнечный водонагреватель работает зимой на компенсацию энергоресурсов, необходимых для работы системы ГВС. Автономное горячее водоснабжение при помощи одних только гелиоколлекторов невозможно. Требуется, чтобы в системе ГВС присутствовал водонагреватель, способный удовлетворить потребности водоснабжения на 100%.

Чем заправляют гелиосистемы

Теплоноситель для коллекторов выбирают в зависимости от условий эксплуатации. Так, для всесезонных систем используют специальный антифриз, не замерзающий в зимнее время года. Летом, водогрейный контур заправляют дистиллированной водой.

В связи с выбором теплоносителя существует несколько общих рекомендаций:

  • Эксплуатация зимой — состав незамерзающих жидкостей для солнечных водонагревателей — это смесь пропиленгликоля с водой и добавлением антикоррозионных веществ. Пропорции подбираются в зависимости от средней температуры промерзания окружающей среды:
    1. –20°С нужен 40% раствор: на 10 л теплоносителя / 6 л. пропиленгликоля;
    2. –30°С потребуется 50% раствор, пополам дистиллированная вода и пропиленгликоль.

    В готовый теплоноситель необходимо добавить щелочь NaOH. Пропиленгликоль под длительным воздействием перепадов температур превращается в кислоту. После добавления щелочи, кислотный баланс рН не должен превышать 7. В готовых антифризах все компоненты добавлены в оптимальных пропорциях.

  • Сезонная эксплуатация — коллектор будет использоваться с весны до ранней осени. В качестве теплоносителя следует применять дистиллированную воду, предотвращающую образование накипи внутри труб.
  • Целесообразность использования готовых незамерзающих жидкостей (стоящих приблизительно в 3 раза больше, чем подобный состав, приготовленный в домашних условиях), ставится под сомнение. Приобретать заводские антифризы следует в тех случаях, когда сделать их самостоятельно не представляется возможным.

    Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена

    Экономическое обоснование приобретения гелиосистемы зависит от нескольких критериев:

    • полной стоимости, включая установку;
    • теплоотдачи;
    • периода окупаемости;
    • срока службы.

    Не все гелиосистемы одинаково эффективно работают. При использовании коллекторов, сделанных из дешевых и некачественных материалов можно столкнуться с проблемами во время эксплуатации: недостаточной производительностью и быстрым выходом оборудования из строя. Чтобы не испытать разочарования, следует покупать только проверенное временем оборудование.

    Ниже приводятся несколько моделей популярных солнечных водонагревателей, которые, судя по отзывам потребителей, сделаны качественно и считаются лучшим выбором в соотношении стоимость/теплоотдача:

    • Atmosfera — на базе украинской компании производителя, изготавливаются вакуумные и панельные коллекторы для всесезонного нагрева ГВС и поддержки систем отопления. Водонагреватели Атмосфера подходят для систем с принудительной циркуляцией, имеют улучшенную теплоизоляцию. В корпусе предусмотрено место для установки регулирующих датчиков.
      Особенность гелиоколлекторов Atmosfera в высокой производительности в пасмурную погоду и зимнее время года. Приобрести водонагреватель можно начиная от 20 тыс. руб.
    • Sidite — китайская компания, наладившая выпуск гелиосистем и всего, что необходимо для их обслуживания и подключения. Выпускаются трубчатые и панельные солнечные водонагреватели.
      В ассортименте продукции присутствует огромное количество готовых решений для оснащения: коммерческих зданий, бассейнов, хостелов, многоквартирных домов, больниц и др. Водонагреватели Sidite только приобретают популярность среди отечественного потребителя.
    • Vaillant auroSTEP plus — гелиоколлекторы с безупречным немецким качеством сборки и такой же традиционной ценой. За систему, достаточную чтобы обеспечить горячей водой семью на 2-3 человека, придется заплатить не меньше 200 тыс. руб. За эти деньги покупателю предоставляется полностью готовая система ГВС Vaillant auroSTEP plus, включая бойлер косвенного нагрева и контроллер.
    • SunRain — еще одна модель от китайского производителя. Согласно заявленным техническим характеристикам гелиоколлекторы смогут работать при снижении температуры до –50°С. Допускается горизонтальная и наклонная установка.
      Водонагреватели способны работать в течение всего года. Подключаются к выносному баку. Стоимость трубчатых гелиоколлекторов SunRain от 40 тыс. руб.
    • Viessmann Vitosol — линейка немецкого производителя, основная деятельность которого связана с производством водогрейного оборудования. Главные отличия от аналогичной продукции других изготовителей: безупречное качество сборки, полное соответствие заявленным характеристикам.
      В Viessmann Vitosol присутствует антивандальная и противоградовая системы. Поверхность стекла самоочищающаяся. Стоимость от 200 тыс. руб.
    • ЯSolar — российская компания, выпускающая системы горячего водоснабжения «под ключ». В комплектацию входит: накопительный бак, контроллер, датчики нагрева, насосная станция, воздухоотводчик.
      Выпускаемые солнечные коллекторы ЯSolar предназначены для подключения в системы с принудительной циркуляцией. Полная стоимость комплекта от 430 тыс. руб.

    Заявленный срок службы каждой из представленных моделей 35-50 лет. На первые 15 лет эксплуатации дается гарантия производителя. При всесезонной эксплуатации, в условиях коммерческого применения гелиосистема окупится за несколько лет. Если планируется использовать коллектор только летом, окупаемость наступит через 7-8 лет. Расчет экономической эффективности можно выполнить по следующему графику, показывающему зависимость теплоотдачи от времени года:

    Расчет солнечного коллектора для нагрева воды осуществляется по коэффициенту потребления ГВС, используемому в СНиП. Для обеспечения потребности одного человека в горячей воде требуется от 2-4 кВт/час. В технической документации на приобретаемую гелиосистему указывается предполагаемая мощность конвектора, по которой можно узнать подходит ли понравившееся оборудование под конкретные условия эксплуатации.

    Перед покупкой желательно изучить отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды. Из комментариев можно узнать о некоторых недостатках гелиосистем и их преимуществах, подобрать подходящую модель гелиоколлектора.

    Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

    На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце. Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений. Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.

    Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

    К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

    К достоинствам системы можно отнести:

    • большая надёжность;
    • простая и понятная конструкция;
    • довольно большой срок службы;
    • простота монтажа;
    • маленький вес;
    • автономность работы;
    • эффективность в эксплуатации;
    • не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
    • экономия на газе и электричестве.

    Недостатками такой системы являются:

    • высокая цена при покупке заводского оборудования;
    • коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
    • зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
    • несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
    • необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

    Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:

    • низкотемпературные — работают при 50 градусах;
    • среднетемпературные — температурный диапазон 80−90 градусов;
    • высокотемпературные — способны доводить теплоноситель до состояния кипения.

    Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.

    Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:

    • вакуумные устройства;
    • плоские водонагреватели;
    • гелиоконцентраторы.

    Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.

    Во внутренней трубке находится медный контур, в котором циркулирует теплоноситель — низкокипящий фреон, нагревающий конструкцию вакуумного гелиоколлектора. Процесс нагревания реализуется благодаря испарению технологической жидкости и передачи тепла рабочей жидкости, которая находится в главном контуре. Как правило, для этих целей используется антифриз.

    Такая система может обеспечить работу при температуре до 50 градусов. Самостоятельно построить эту конструкцию достаточно сложно. В связи с этим самодельных устройств подобного типа существует очень мало.

    Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.

    Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала. Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры. Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.

    Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.

    Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева — абсорбер. Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении. Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.

    Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

    Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами, а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.

    Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

    Принцип работы следующий:

    1. 1. Нагретый антифриз от солнечных лучей движется по трубкам и через ветку отбора попадает в аккумулирующую ёмкость.
    2. 2. Когда жидкость движется по теплообменнику, она передаёт тепло воде.
    3. 3. После охлаждения антифриз снова попадает в нижнюю часть контура для повторного нагрева.
    4. 4. Горячая вода поднимается в верхнюю часть ёмкости и отбирается для использования в различных направлениях (отопление дома, горячее водоснабжение и тому подобное). В ёмкости теплообмена пополнение количества воды происходит за счёт подключённого водопровода.
    5. 5. Если система используется для отопления дома, то для движения воды в замкнутом контуре применяется циркуляционный насос.

    Современные технологии позволяют использовать нагретый теплоноситель даже после того, как солнце скроется за тучами. Происходит это благодаря постоянному движению теплоносителя и наличию теплоаккумулирующей ёмкости.

    Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов. Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок. Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.

    Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева. Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель. Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.

    С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора. Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус. Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.

    Использование старого радиатора — ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины. Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время. Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.

    Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.

    Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня. Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.

    Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий. Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.

    Солнечные нагреватели воды – экономная энергия

    В последнее время в Европе стали активно использовать солнечные нагреватели воды. Они позволяют обеспечивать семью горячей водой, а нередко хватает солнечных батарей для отопления дома, если установлено достаточное количество солнечных батарей. Энергия Солнца бесплатна, поэтому такие устройства позволяют сэкономить, причем неплохо. Кроме того, использование такой энергии не сказывается на состоянии окружающей среды.

    Нагрев воды солнцем практикуется не одно столетие. С давних пор люди нагревали воду в бочках, выставляя их на солнце. Что касается современных батарей, то они позволяют эффективно преобразовывать данную энергию в тепловую. Как они выглядят эти устройства, можно увидеть на фото.

    Особенности гелиосистем

    В развитых странах практически в каждом доме можно встретить солнечные батареи – их используют в качестве дополнительной системы нагрева воды и отопления. Гелиобатареи легко подключаются к основной системе, давая возможность экономить на других ресурсах (таких как газ, уголь) до 60%.

    Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.

    Водонагреватели на солнечных батареях работают следующим образом. Теплоноситель, нагретый солнцем, поступает в теплообменник, расположенный в накопительном баке. Чаще всего используют баки-аккумуляторы с двумя теплообменниками, сделанными из меди (прочитайте также: “Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками”). Этот материал имеет хорошую теплопроводность. Такая конструкция дает возможность применять нагретую воду не только в бытовых целях, но и для отопления (прочитайте: “Солнечное отопление дома своими руками – принцип изготовления”).

    Благодаря естественной конвекции горячая вода поднимается вверх, а холодная поступает вниз. Встроенный датчик регулирует температуру в устройстве и реагирует на ее изменение. Таким образом, человеку практически не нужно контролировать работу гелиосистемы.

    В пасмурные дни, когда солнечных лучей недостаточно для нагрева, начинает работать основная система отопления. В жаркие дни, когда вода нагревается солнцем слишком быстро, расширительный бак принимает излишек теплоносителя. Наиболее эффективен нагрев воды солнцем в странах с теплым климатом, где в году много ясных дней.

    Глобальное использование энергии Солнца даст возможность существенно сократить расходы основных ресурсов-теплоносителей и улучшить экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, это скажется на экономике стран с низкими запасами энергоресурсов.

    На сегодняшний день наиболее распространены вакуумные трубчатые и пластинчатые солнечные коллекторы. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. В то же время, специалисты считают, что наиболее эффективный нагрев воды от солнца обеспечивают вакуумные батареи.

    Солнечный водонагреватель своими руками – подробное видео:

    Вакуумные гелиосистемы

    Установить солнечный нагреватель воды своими руками вполне возможно, но сначала нужно разобраться с принципом его работы.

    Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра.

    Вакуум и медь благодаря хорошей теплопроводности позволяют воде закипать уже при 30 градусах. Установив солнечные нагреватели воды своими руками, можно эффективно отапливать дом даже в регионах с холодными зимами. Когда вода закипает, образовавшийся пар поднимается вверх и отдает тепло медному теплоприемнику, который передает его теплоносителю. Потом остывшая вода поступает вниз, и процесс начинается заново.

    Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.

    Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.

    Солнечные коллекторы – это эффективный способ обогрева дома, который позволяет неплохо сэкономить на традиционной системе отопления. Также массовое использование гелиосистем позволит улучшить экологическую обстановку. Именно поэтому в последнее время все большее количество людей выбирает такой способ получения тепловой энергии.

    Читайте также:  Бесплатная электроэнергия для заряда мобильных телефонов своими руками
    Ссылка на основную публикацию