Строим солнечный коллектор для теплицы самостоятельно

Отопление теплиц солнечным воздушным коллектором

Такой коллектор является главным элементом этой системы отопления. В зависимости от расположения этого коллектора отопление может осуществляться либо естественной циркуляцией воздуха в системе, либо с помощью вентиляторов.

В первом случае выходной патрубок коллектора должен располагаться ниже раструба входного отверстия в теплице. Тогда воздух, нагретый в коллекторе, по законам конвекции будет подниматься по воздуховоду и попадать в теплицу. Вытесняемый остывший воздух по обратному воздуховоду поступает в коллектор, нагревается и возвращается в теплицу. Этот цикл непрерывный, длится весь световой солнечный день.

Во втором случае расположение солнечного коллектора не имеет значения, так как циркуляция воздуха поддерживается вентиляторами, установленными в теплице на входе теплого воздуха

При таком способе обеспечивается равномерное распределение теплых воздушных масс по всему обогреваемому объему, и, что очень важно, равномерный обогрев почвы

Естественно, что воздуховоды (особенно горячий) должны быть покрыты теплоизоляцией, чтобы воздух не мог быстро остывать. В темное время суток воздух в теплице без горячей подпитки может достаточно быстро охлаждаться. Поэтому для поддержания теплового режима необходимо предусмотреть резервный контур отопления. Это могут быть тепловентиляторы, калориферы.

Сам воздушный солнечный коллектор представляет собой предельно простую конструкцию. Собрать его самому из подручных материалов можно меньше, чем за час. Это герметичный деревянный короб высотой 10 – 15 см. Днище делается из ДВП. Для прочности боковые стенки соединяются деревянными брусками с сечением 5х5 сантиметров.

На днище укладывается теплоизолятор – пенопласт или минеральная вата. Поверх теплоизолирующего слоя кладется абсорбер, например, листовое оцинкованное железо. Чтобы увеличить площадь нагрева, к этому листу можно прикрепить дополнительные ребра.

Все швы внутренней части короба тщательно обрабатываются «Герметиком», после чего короб изнутри покрывается черной термостойкой краской. В зависимости от того, где и как будет устанавливаться коллектор, в его боковины встраиваются трубы для впускания и выпускания воздуха. После всех подготовительных работ короб закрывается каленным стеклом, стыки стекла с корпусом герметизируются «Герметиком».

Схема солнечного воздушного коллектора

Остается поставить коллектор на место и соединить воздуховодами с теплицей. При этом выходной патрубок коллектора должен располагаться выше патрубка входного. Размеры коллектора определяются только размерами металлического листа и стекла. В зависимости от размеров теплицы, таких коллекторов может быть несколько.

Воздух в таком коллекторе прогревается до температуры 45°C – 50°С. Нагретый воздух не только поддерживает в теплице комфортную для растений температуру, но, отдавая свое тепло, нагревает еще и почву, что создает наиболее благоприятные условия для развития корневой системы растений.

Создание солнечного коллектора своими руками

• объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
• объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
• объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.

Инструкция по самостоятельной сборке.

Короб

Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.

Теплообменник

Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.

Приклеить утеплитель по всей площади короба.

Сборка

Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.

Изготовление аккумулятора тепла

Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.

Утепление

Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.

Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».

Монтаж

Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.

Запуск системы

Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Роль конструкции теплицы

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

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

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

Солнечный коллектор своими руками

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

Share the post «Строим солнечный коллектор для теплицы самостоятельно»

• Share…

Принцип действия

• Принцип действия1
• Для теплицы2
• Для авто3
• Для кепки4
• Как сделать своими руками5
• Отзывы6

Основные элементы, входящие в комплект вентилятора, ничем не отличаются от обычного устройства, разница лишь в источнике энергии, которым служит солнечная батарея и то, что как правило, это устройство небольшой мощности, что определяется способностью солнечной батареи вырабатывать определенное количество электрической энергии.

Электрический ток, используемый для питания аппарата, получается путем преобразования солнечной энергии внутри фотоэлементов, являющихся основой солнечной батареи.

Преобразование происходит внутри пластин, которые изготавливаются из кремния. В состав фотоэлемента входит две пластины (два слоя), каждая из которых, изготавливается с добавлением различных компонентов. Так в верхнюю пластину добавляется фосфор (на схеме слой Р+), в нижнюю – бор (на схеме слой В-). К каждой из пластин, подсоединены электроды, к верхней – внешний электрод, к нижней – внутренний, на поверхность фотоэлемента наносится антибликовое покрытие.

Под воздействием солнечного света, в верхней пластине образуется избыточное количество отрицательно заряженных частиц, а в нижней – так называемых «дырок». Одновременно с этим, между слоями образуется разность потенциалов, под воздействием которой, при подключении нагрузки в цепи протекает электрический ток, обусловленный тем, что разно заряженные частицы движутся в противоположные стороны.

Отрицательно заряженные движутся , положительно заряженные – вниз. Электронные схемы, являющиеся главной составной частью любых электронных устройств, работают на создаваемом напряжении и вырабатываемом токе, что позволяет обеспечить электроснабжение подключенных к ним механизмов бытовых приборов.

Конструктивно, в зависимости от назначения и технических характеристик, вентиляторы на солнечных батареях могут быть очень различны.

Солнечная батарея может быть встроена в корпус или быть сделана выносной конструкции. Дизайн корпуса и материал, из которого он изготавливается, также выбирает производитель, в зависимости от требований, предъявляемых к конкретной модели и ее техническим параметрам.

Эффективность тепловых насосов

Многие насосы не только используются для получения тепла, но и работают в обратном режиме, охлаждая помещение в жаркий день, правда, для этого требуется дополнительное оборудование. Для определения эффективности прибегнем к сравнению с традиционными системами, т.е. тепловыми котлами и холодильными установками. Коэффициент трансформации показывает, какую тепловую мощность насос производит на один затраченный киловатт электроэнергии, и зависит от нескольких параметров. Чем меньше разность температур в первичном контуре и между ним и нагреваемой жидкостью, тем он выше. Обычно низкотемпературный теплоноситель в контуре теплового насоса уменьшает свою температуру на 3—5 °С. Отбирать больше тепла невыгодно, дешевле увеличить прокачиваемый объем теплоносителя.

Тепловой насос Vaillant geoTherm типа «вода-вода»

Высокотемпературный теплоноситель способен максимально нагреваться до 50—60 °С, а во многих случаях достаточно и 35 °С. Коэффициент трансформации записывается в форме: B0/W50 или, к примеру, A35/W20. Цифры означают расчетную температуру в первичном и отопительном контурах, буквы — тип теплоносителя (от английских слов «brine», «water» и «atmosphere» — «рассол», «вода» и «воздух»). Таким образом, в первом случае перед нами тепловой насос типа «рассол-вода», работающий на отопление, а во втором — «воздух-вода», включенный в режим охлаждения. Средний коэффициент трансформации для насосов типа «воздух-вода» составляет 2,5—3,5 (A2/W35), «вода-вода» — 5—6 (W10/W35), «рассол-вода» — 4—5 (BO/W35). При дальнейшем увеличении температуры на каждый градус коэффициент уменьшается примерно на 2,5 %.

Тепловой насос Stiebel Eltron в котельной дома

Плюсы и минусы солнечного обогрева

Кратко посмотрим на основные преимущества и недостатки такого вида обогрева. Начнем с сильных сторон:

• если уметь правильно им пользоваться, то можно буквально за 2 – 3 года отбить все деньги обратно;
• так же есть возможность получить и горячую воду.

А теперь выделим слабые стороны:

• изначально придется сильно потратиться;
• работоспособность будет изменяться в зависимости от того, какие условия вокруг и какое время суток. В зимнее и ночное время тепло-эффективность будет понижаться.

Можно оставить и так, но можно дополнить теплицу, и поместить внутрь нее солнечный аккумулятор. Как это сделать? Потребуется сначала выкопать яму примерно 40 сантиметров глубиной и 30 сантиметров в ширину. Уложить туда утеплитель и закопать песком. Причем не мелким песком, а довольно крупным. И сверху покрыть это место полиэтиленовой пленкой. Последний слой – земля.

Так же дадим небольшой совет! В качестве материала можно еще взять – экструдированный пенополистирол. Данному материалу абсолютно не страшна влага и тем более он не восприимчив к деформации. У него довольно высокий уровень прочности, а так же высокий уровень сохранения тепла.

На данное время отопление солнечной энергией при помощи коллектора является крайне востребованным. Какие же параметры необходимы, для его использования:

• необходимо устанавливать только в солнечные дни;
• уровень изоляции теплицы должен быть на высшем уровне;
• финансовые возможности.

И что самое главное и хорошее – за солнечную энергию платить не надо, это природный источник. Но естественно нельзя положиться лишь на одно солнце, ведь оно не будет светить круглый год.

В таком случае применяют как раз солнечные коллекторы, стоимость которого около 30 тысяч рублей. Хоть цена не такая уж и заоблачная, но перед этим нужно будет продумать, а как будет происходить подача тепла?

Виды тепличных коллекторов солнечного обогрева

Кроме разделения по типу теплоносителя (жидкость и воздух), существует классификация по принципу абсорбции. Отопление теплицы осуществляется с помощью:

коллекторов воздушного типа.

Хотя все перечисленное оборудование работает на тепловой энергии, извлекаемой из солнечных лучей, принцип работы несколько отличается. При выборе следует учитывать: теплоотдачу, время окупаемости, а также возможные дополнительные функции.

Из вакуумных колб

Трубчатый водонагреватель — в основе лежит абсорбция тепла с помощью вакуумных колб, заполненных газом. Во внутреннем устройстве присутствуют:

• стеклянные трубки, из которых, для уменьшения теплопотерь выкачан воздух;

медный полый стержень (теплообменник), для циркуляции теплоносителя;

отражатель, для целенаправленной фокусировки солнечных лучей.

Обогрев теплицы при помощи вакуумного солнечного коллектора можно осуществлять даже в зимнее время года при температуре до –50°С. С учетом того, что гелиосистема не будет работать ночью, вакуумные трубчатые коллекторы способны удовлетворить 15-20% потребностей тепловой энергии.

Теплопоглощающие панели

Внутреннее устройство плоского коллектора отличается от вакуумных колб. В качестве абсорбера выступает металлическая пластина, окрашенная селективной, теплопоглощающей краской. Внизу проходит медный или алюминиевый теплообменник. Тепло, полученное абсорбером от солнечного излучения, аккумулируется и передается в накопительный бак, посредством циркуляции теплоносителя.

Отопление теплицы на панельных солнечных водонагревателях оптимально подходит для теплых широт и регионов с умеренным климатом. Получаемой тепловой энергии достаточно для подогрева воды до температуры 20-40°С. В зимнее время года теплоэффективность гелиопанелей существенно снижается. Работа нагревателей зависит от температуры окружающей среды. При замерзании теплоносителя и в ночное время отопление отключается.

Коллекторы воздушного типа

Абсорбером выступает дно коллектора, окрашенного селективной краской. Солнечные лучи проникают сквозь стеклянную поверхность. Отталкиваясь от абсорбирующего слоя нагревают воздух. В теплицу горячие воздушные массы подаются при помощи вентиляторов.

Воздушный солнечный коллектор для теплицы оптимальное решение. Гелиосистема не нуждается в жидкостном теплоносителе. Электричество для работы вентиляторов извлекается из солнечных батарей (либо от кабельной электросети). Турбины нагнетают разогретые воздушные массы по воздуховодам, разведенным по теплице.

Воздушный коллектор

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

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

Как сделать солнечный коллектор самостоятельно?

Для изготовления солнечного воздушного обогревателя, который будет работать зимой и летом потребуется:

• рама из деревянных плашек с фанерным дном размером 150х150 см;
• планки с сечением 2х4 см;
• пленки изоляционная и рефлектирующая;
• зачерненный лист металла;
• сетка зачерненная;
• лист поликарбоната с наклеенной УФ-пленкой;
• 2 вентилятора;
• 2 обратных клапана для монтажа на выходе из коллектора.

Как сделать воздушный солнечный коллектор для отопления дома своими руками:

1. Фанерное днище размером 150х150 см раскроить на две части размерами 105х150 см и 45х105 см. Теперь эти части соединить между собой планкой.
2. Выстлать полотно изоляционной пленкой со светоотражающими свойствами. Высверлить в днище снизу 2 дырки размером в 10 см для забора холодного воздуха из дома и 2 отверстия сверху того же диаметра для вывода теплых потоков воздуха из коллектора. В отверстия снизу впоследствии будут вмонтированы вентиляторы для затягивания потоков в коллектор, а на верхние потом установятся обратные клапаны для блокировки движения воздуха при отключенных вентиляторах.
3. Фанерную конструкцию рамы нужно утеплить рефлектирующей и изоляционной пленкой. Это снизит теплопотери коллектора. Лучше всего подходит алюминизированная пленка, которая хорошо отражает тепловые лучи, поступающие от перегретого абсорбера.
4. Абсорбером выступает лист металла, выкрашенный черной краской. К внутренней стороне абсорбера прибить сетку, которая нужна для изменения структуры воздушного потока, создаваемого вентиляторами. Вся конструкция прибивается к раме коллектора. Получается, что втянутый в коллектор холодный воздух из дома будет проходить вдоль сетки, прогреваться и становится однородным по температуре.
5. Присоединить к вентиляторам питание, установить приборы в нижние отверстия. Мощность вентиляторов 14 Вт, этого достаточно для обеспечения поступлений на коллектор от 3 кВт/час.
6. Для снижения теплопотери абсорбер закрывается листом прозрачного поликарбоната. Такие листы уже оклеены пленками для защиты от УФ-излучения.

Выглядит система на крыше следующим образом.

Но изготовленный воздушный коллектор можно установить на стену дома, для чего просверлить 4 отверстия, диаметр которых равен 10 см, затем установить гелиосистему. Это простейший вариант воздушного коллектора, который успешно применяется на практике и изготавливается с минимальными затратами, но есть вариант обустройства конструкции с помощью других подручных средств, например, как на видео ниже.

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

1. Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает ее не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.
2. Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.