Как собрать и изготовить солнечный коллектор своими руками

Что нужно для сооружения?

Для производства самодельного солнечного коллектора допустимо использовать металлопластиковые трубы, обладающие черным цветом. Их диаметр должен составлять от двадцати до двадцати пяти миллиметров. Общая длина труб может составлять от ста до тысячи метров

Важно, чтобы изделия были выполнены в черном цвете. Это обеспечит максимальное поглощение тепла

В качестве аналога допустимо применять обычные шланги, сделанные из полиэтилена. Продаются они в бухтах. Показатель длины шланга в них может составить от пятидесяти до двухсот метров. Для решения задачи понадобиться несколько бухт. Если размер одного отсека составит пятьдесят метров, лучше купить несколько бухт этой длины, чем самостоятельного разрезать шланг большой длины на более мелкие отрезки. Это позволит вам сэкономить время во время монтажа системы.

Укладку трубопровода можно делать круглой, овальной или по принципу змеевика. Если вы решили создать солнечный коллектор из металлопластиковых труб, то лучше укладывать их по овальной спирали. Это позволит вам избежать возникновения заломов. Шланги из полиэтилена допустимо складывать любым из вышеописанных способов.

Если скат кровли слишком крутой, то необходимо изготовить специальные емкости, в которых будет осуществляться укладка. Сделать их можно из дерева, фанеры или металла. Выбирать нужно вариант, наиболее подходящий для вас. Для решения задачи нужно применять бруски размером 40х40 миллиметров, фанеру с показателем толщины шесть миллиметров или лист металла, толщиной от 1.5 до 2 миллиметров.

Если собранный модуль сделан из дерева, его нужно обработать антисептиком. Коробы из листового металла обрабатывают антикоррозийными средствами. Модули можно изготавливать под несколько спиралей.

Проще всего для обустройства бортов короба применять старые оконные рамы. Для превращения их в готовые модули на них нужно установить донную часть.

Перед началом монтажа обязательно приобретите антикоррозийные, грунтовочные или антисептические материалы. Учтите, что трубы в процессе эксплуатации будут подвергаться серьезным нагрузкам под действием давления и перепадов температур. Поэтому их необходимо закрепить в исходном положении посредством специальных креплений. Проще всего использовать для решения этой задачи плоскую полосу из металла, закрепляемую между трубами посредством саморезов.

Трубные изделия также можно скрепить плотным шнуром или хомутом из пластика с поперечником или крестовиной. Такой способ укладки подойдет для металлопластиковых труб. Но для изделий из полипропилена он не очень удобный. Поскольку шланг за счет расширения способен провисать на шнуре.

В качестве крепления также можно использовать гвозди со шляпками большого размера. Их забивают либо в дно модуля, либо в заранее созданную крестовину, выполненную из древесины.

Примеры соединителей

Не стоит забывать об использовании специальных соединительных компонентах. Фитинги бывают самыми разными. Поэтому выбрать подходящие элементы для обустройства коллектора не представляет никакой проблемы.

Переход с трубы одного типа на другую осуществляется посредством резьбовых фитингов. Если ваша система включает в себе несколько модулей, обязательно приготовьте в достаточном количестве указанные компоненты.

Заранее просчитайте сколько фитингов потребуется вам для решения поставленной задачи. Для этого нужно начертить схему будущей системы, и произвести необходимые расчеты.

Чтобы соединить все имеющиеся секции в одну систему, нужны две металлических трубы. Первая закрепляется внизу батареи. В этот теплообменник идет жидкость с низкой температурой. Во второй трубе, которую необходимо монтировать сверху, скапливается нагретая вода.

Необходимые инструменты и материалы

Инструменты, которые вам понадобятся:

• Электрическая дрель.
• Отвертка.
• Циркулярная и ручная пила.
• Нож.
• Рулетка.
• Механический степлер.
• Силиконовый клеевой пистолет.

Материалы для коллекционера:

• Трубка из АБС-пластика.
• пластиковые ниппели 2 ½ дюйма с резьбовым соединением и шлангом.
• Лист поликарбоната с полыми швеллерами.
• 4 крышки для пробирок.
• Трубка с силиконовым герметиком.
• Краска-спрей, если планируется покраска.

Материалы каркаса:

• Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты из пенополистирола.
• Пленка, скотч.
• 1 лист фанеры.
• Брус деревянный сечением 100 × 100 мм.
• Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Материалы для организации циркуляции воды:

• Подходящий резервуар или емкость для воды.
• Несколько хомутов для шлангов.
• Для подключения бака вам понадобится садовый шланг, длина которого зависит от расстояния бака для воды от самого коллектора.

Для наглядности проверки работоспособности коллектора для нагрева воды я использовал цифровой градусник.

Как работают солнечные коллекторы

Гелиоколлектор – это функциональная конструкция, используемая для получения энергии. Ее фоточувствительные элементы поглощают свет для нагрева жидкости или воздуха внутри трубок.

Принцип работы солнечного коллектора (СК): лучи солнца нагревают пластины черного цвета, и энергия аккумулируется для бытовых нужд. Способ ее получения – экологически чистый и экономичный.

Выделяют следующие виды бытовых коллекторов:

• плоские;
• вакуумные;
• воздушные.

Расскажем подробнее о каждом из этих типов ниже.

Плоские

Популярные и бюджетные по расценкам устройства. Состоят из плоскостной светочувствительной пластины, соединенной с теплопроводящими трубами, стеклянного покрытия, теплоизоляции и металлической рамы. Пластина поглощает солнечный свет и аккумулирует тепловую энергию, которая нагревает жидкость-теплоноситель. В отличие от других типов, теряют много поглощенного тепла. Неэффективны в пасмурную погоду. Повышенная влажность плохо сказывается на конструктивных деталях.

Вакуумные

Выделяют 2 типа вакуумных коллекторов: прямоточные и с косвенной передачей тепла. Первые применяются в теплое время года, вторые – всесезонно. В основе конструкции – вакуумная система трубок с металлическим стержнем внутри, в котором находится жидкость-теплоноситель. Такая установка работает по принципу термоса. Характеризуется оптимальным КПД.

Воздушные

По принципу работы похожи на плоские. Но в воздушных коллекторах в качестве теплоносителя используют воздух. Устанавливают для отопления домов. Прогретый воздух заполняет помещение при помощи воздуховодов и вентилятора.

Что собой представляет солнечный коллектор и принцип его действия

Солнечный тепловой коллектор является техническим устройством, которое способно преобразовывать солнечную энергию в тепловую. Его применяют для получения горячей воды, которая в дальнейшем может быть использована для различных нужд. Главное отличие солнечных коллекторов от других вариантов аналогичной техники заключается в принципе изменения во время нагрева плотности воды. Холодные массы вытесняют наверх нагретый водяной поток, благодаря чему нет необходимости в использовании дополнительного насосного оборудования.

Схема принципа работы солнечного теплового коллектора

Принцип работы устройства состоит в следующем. Солнечная энергия абсорбируется в приемном устройстве, в качестве которого можно использовать медные или стеклянные поверхности темного или черного цвета. Такие материалы характеризуются хорошей способностью поглощения энергии.

Солнечные нагреватели воды удобно располагать на крыше, где много места и куда попадает максимальное количество солнечного света. Здесь такие устройства не занимают полезное пространство и никому не мешают. Далее тепло из накопителя переносится в бак с теплоносителем. Это может быть вода, антифриз или другая жидкость, которая используется в системе отопления.

В большинстве случаев применяется смесь, состоящая из 40% гликоля и 60% дистиллированной воды. Теплоноситель, который нагревается до определенной температуры, подается к радиаторам посредством системы трубопроводов.

Направление движения воды в системе может меняться благодаря смесителю. Остывшая и теплая вода постоянно сменяют друг друга. Такая естественная циркуляция происходит благодаря расширению теплой воды, которая поднимается, вытесняя холодную в нагревательный бак.

Солнечный коллектор – это устройство для преобразования солнечной энергии в тепловую

Эта система отопления должна быть оснащена теплоизоляционным слоем толщиной не менее 25-30 см, что обеспечит ее эффективную и стабильную работу. В качестве накопительной емкости для теплоносителя лучше использовать резервуар прямоугольной формы. Здесь может быть расположен дублирующий нагревательный элемент. Он будет автоматически включаться в работу, когда создаются погодные условия, которые не способствуют нагреву теплоносителя до необходимой температуры.

Виды гелиосистем

Существуют разные конструкции коллекторов, способные демонстрировать свои эффективность и возможности:

1. Открытые. Представляют собой плоские продолговатые емкости черного цвета, наполненные водой. Она нагревается от солнечного тепла и может поддерживать температуру воды в открытых бассейнах, летнем душе и т.д. КПД таких устройств крайне низок, поэтому их можно использовать только в летнее время
2. Трубчатые. Основным элементом этих систем являются стеклянные коаксиальные трубки, между внешней и внутренней частями которых создан вакуум. Возникает прозрачный защитный слой с крайне низкой теплопроводностью, позволяющий воде (или антифризу) получать солнечную энергию, практически не расходуя ее на окружающую среду. Стоимость таких коллекторов высока, ремонтопригодность крайне низка и проблематична
3. Плоские. Представляют собой плоские ящики с прозрачной крышкой. Днище покрыто слоем, активно принимающим энергию. КЕ нему припаяны трубки, по которым перемещается вода. Получая тепло, она направляется в отопительную систему. Иногда из-под крышки выкачивают воздух, усиливая эффективность приема энергии и снижая потери. Существуют также конструкции, где трубки находятся между двух приемных слоев, в которых для них созданы канавки. Это позволяет улучшить теплопередачу

Существуют также более современные виды коллекторов, в которых используется принцип теплового насоса — в герметичной емкости находится легкоиспаряемая жидкость. Нагреваясь от солнечного тепла, она испаряется. Этот пар поднимается в конденсационную камеру и оседает на стенках, выделяя при этом много тепловой энергии. По ту сторону стенок создана водяная рубашка, которая принимает это тепло и направляется в систему отопления.

Трубчатые коллекторы для отопительных систем

В таких устройствах по трубкам также циркулирует теплоноситель, однако каждая из трубок еще и вставлена в другую. А все вместе они соединяются в особую конструкцию – манифолд или гребенку. Современные трубчатые коллекторы выпускаются двух видов – перьевые и коаксиальные. Последние представляют собой трубу в трубе, они вложены друг в друга, и края их запаяны. А из пространства между трубками выкачан воздух.

В перьевых трубках вставляется еще и специальная адсорберная пластинка, напоминающая по структуре перо – для повышения теплоотдачи.

Плоские солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения

Такие гелиоустановки имеют наиболее простую конструкцию, и именно их имеют в виду, когда говорят про солнечное отопление своими руками. В принципе самодельный солнечный коллектор можно сделать из прозрачной трубки, свернутой кольцами, а среди дачников популярен солнечный коллектор из старого радиатора.

Как правило, на металлической раме закрепляют дно, на которое укладывают теплоизоляцию, уменьшающую потери энергии. Затем идет слой специального материала – адсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение и преобразующего его в тепло. А уже на адсорбере закрепляют трубки, по которым и циркулирует теплоноситель. Сверху вся конструкции должна быть закрыта особой прозрачной крышкой, изготавливаемой из закаленного стекла либо специального пластика, например, поликарбоната. Кроме того, нередко материал крышки еще и предварительно обрабатывают, чтобы он был чуть матовым и не гладким. Конечно, такое устройство для дома своими руками непросто будет сделать.

Принцип работы солнечного коллектора

Трубки обычно укладывают змейкой, и в коллекторе имеется 2 отверстия – выпускное и впускное. Как правило, для нормального теплообмена в схему включают и циркуляционный насос, но возможен и самотечный вариант, хотя это заметно снизит эффективность системы – ее вряд ли хватит даже на теплый пол, не то что на батареи.

А вот правильная заводская гелиоустановка имеет коэффициент полезного действия на уровне 72-75 процентов. Однако всегда есть минусы:

• при ветре возможны большие потери тепла;
• система плохо работает в пасмурную погоду и вообще не функционирует ночью;
• если какая-то деталь выходит из строя, то часто приходится менять всю панель.

Воздушные коллекторы

Устанавливаются для обогрева частных домовладений и воздушные солнечные коллекторы. Такие установки обычно используются для воздушного отопления зданий. По своей конструкции они сильно напоминают описанные выше системы, однако по трубкам здесь циркулирует не жидкость, а воздух. Кстати, нередко такой обогрев совмещают с вентиляцией.

Собираем солнечный коллектор своими руками.

Солнечный коллектор, его устройство, схемы и конструкции уникальны в каждом конкретном случае. Подобрать комплектующие, собрать и подключить механизм в систему так, чтобы она работала максимально продуктивно и безопасно, могут профессионалы. Впрочем, собрать элементарный солнечный коллектор или батарею легко и своими руками.

В качестве коллектора можно использовать радиатор из трубок длиной около 16-18 см и толщиной стенок около 1,5 мм. Решетка из таких стеклянных труб соединяется с трубами вывода и подвода (на ¾ и 1 дюйм соответственно). Такой радиатор устанавливается в короб из досок или металлических брусьев для более крепкой конструкции. В качестве дна – фанера или оргалит, сверху которых необходимо уложить теплоизоляцию. В короб устанавливают радиатор, закрепляют его хомутами и закрывают конструкцию крышкой из толстого стекла. Чтобы конструкция притягивала больше солнечной энергии, трубки радиатора, дно и внутренние поверхности короба окрашивают черной матовой краской, а стены снаружи – «серебрянкой». Любые соединения между элементами конструкции необходимо герметизировать (чаще всего используют пеньку, сверху которой наносят краску).

Как в случае с фабричными коллекторами, схема солнечного коллектора своими руками предполагает наличие бака для воды. В домашних условиях накопителя объемом до 300 л оказывается достаточно для того, чтобы нагретой до нужного уровня воды хватало домохозяйству. Бак необходимо теплоизолировать (например, поместив в короб и заполнив оставшееся пространство пенопластом, опилками и другими подручными материалами).

Чтобы поддерживать давление в системе, устанавливают аванкамеру – емкость объемом 30-40 л монтируют на 0,8-1 м выше уровня воды в баке. Аванкамера нужна для контроля подачи воды (жидкость прекращает поступать, когда начинает выливаться из трубы вывода аванкамеры и, наоборот, когда уровень воды в аванкамере падает, начинается процесс подачи воды из радиатора).

Все элементы системы соединяются в тепловой контур трубами на ½ и 1 дюйм. Первые используются для монтажа элементов от крана до аванкамеры и вывода нагретой воды из бака-накопителя, а «дюймовые» – для компонентов под низким давлением. Во избежание теплопотерь в трубах, их также необходимо окрасить «серебрянкой».

Но лучше «не заниматься ерундой» и приобрести готовый, заводской солнечный коллектор, гарантированно обеспечивающий Вас теплом и горячей водой.

Схема подключения и работы солнечного коллектора достаточно простая и безопасная. В зависимости от множества факторов, меняется и наличие компонентов. Чтобы коллектор работал эффективно, обеспечивая нужное количество тепла и горячей воды даже в холодное время года, необходимо не только правильно рассчитать и подобрать все компоненты, но и грамотно произвести их монтаж!

Советы по монтажу

При изготовлении солнечного коллектора следует:
1. В нижней части системы установить вентили, позволяющие отвести лишний воздух.

2. Произвести теплоизоляцию труб с горячей водой.

3. Установить кран, перекрывающий подачу теплоносителя при резком похолодании, чтобы избежать повреждения системы.

Эти советы сделают вашу систему солнечного коллектора максимально эффективной. Чтобы избежать теплопотерь, желательно перекрывать поступление воды в бак ночью. опубликовано econet.ru

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор оздоровления — econet.ru.

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos 

Что это и зачем устанавливать

Солнечный коллектор — это приспособление, которое преобразует солнечную энергию в тепло. С помощью воздушной гелиоустановки можно бесплатно нагревать различные помещения: жилые дома, склады и гаражи. Другой вариант — смастерить солнечный водный коллектор из профнастила, который подойдет для подогрева воды в квартире. Если же на участке есть бассейн, мастера советуют собрать нагревающее устройство из ПНД трубы.

Основные преимущества:

• низкая стоимость. Коллектор, работающий за счет солнечных лучей и движения воздуха, можно изготовить из подручных стройматериалов, найденных в гараже;
• простая сборка. Существуют разные модели солнечных коллекторов, но общий принцип работы схожий. Конструкцию сможет собрать даже новичок, только начавший интересоваться строительством и альтернативной энергетикой;
• высокая эффективность. Технические характеристики для разных конструкций могут отличаться, но в среднем эффективность достигает 45-75%;
• надежность. Детали солнечного коллектора находятся в статичном положении, поэтому риск поломок и изнашивания элементов минимален.

Чтобы гелиоустановка работала максимально эффективно, следует заранее подобрать оптимальное место для ее размещения. Обычно коллектор ставят на солнечной стороне у стены здания или на крыше.

Принцип работы современных гелиосистем

Понятие «солнечные коллекторы» объединяет в себе несколько вариантов конструкций для домашнего пользования, но схема работы принципиально не отличается. Все коллекторы, «питающиеся» от Солнца, оснащены системой трубок, которые в зависимости от конструкции оборудования, могут быть смонтированы в виде змеевика или последовательно подключены к выходной и входной магистрали. В самих трубках циркулирует жидкостный теплоноситель для гелиосистем — вода, масло или антифриз. Поглощение и последующая аккумуляция тепловой энергии от Солнца осуществляются абсорберами. В техническом плане конструкция достаточно проста. Высокая стоимость таких установок обусловлена использованием дорогих материалов.

Для внешней поверхности конструкции применяют износоустойчивые материалы, обладающие отличными светопропускными характеристиками — органическое стекло, полимерные составы и другие. Но поскольку полимерные «синтетики» не выдерживают продолжительного воздействия УФ-лучей (они имеют высокий коэффициент теплового расширения, что приводит к разгерметизации гелиосистемы), то в качестве альтернативного варианта производители используют каленое или органическое стекло. А сами трубки чаще всего изготавливают из боросиликатного стекла, которое характеризуется минимальным коэффициентом теплового расширения (в 8 раз меньше, по сравнению с кварцевым стеклом). Именно поэтому материал не трескается при резких колебаниях температуры.

Выбор

Однозначно сказать, какой коллектор лучше выбрать — нельзя. Все будет зависеть от того, где он будет применен и какой уровень КПД нужен в конкретном случае. Но поможет сделать выбор сравнение положительных качеств и недостатков каждого из видов по следующим параметрам:

1. Прочность. В этом случае «выигрывают» плоские коллекторы, они более надежны из-за простоты своей конструкции. Вакуумные уступают в прочности, они более хрупкие.
2. Ремонт. При поломке плоского коллектора заменить нужно всю систему абсорбирования. В вакуумном можно заменить только отдельные трубки, вышедшие из строя.
3. Холод. Минимальные проблемы в холодной среде будут только у воздушного коллектора.
4. Температура нагрева. Для нагрева воды на 40 градусов выше температуры окружающей среды можно использовать плоский коллектор. При необходимости нагрева до более высокой температуры лучше использовать устройство вакуумного типа. Также солнечные коллекторы для отопления дома, своими руками изготовленные, будут эффективно работать и в зимний период, при условии правильной сборки и монтажа, а также ориентированию по сторонам света и углу относительно горизонта.
5. Срок службы. В среднем этот срок ставят от 15 до 30 лет. Только вакуумные устройства не могут похвастаться данным сроком. Для них он немного ниже этих значений. Вакуумный солнечный коллектор, своими руками собранный, пусть и прослужит не так долго, как хотелось бы, но по себестоимости выгоден.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Необходимые материалы для изготовления

Чтобы сделать самодельный воздушный солнечный коллектор своими руками, понадобятся следующие материалы:

• два листа сотового поликарбоната;
• две полипропиленовые трубы диаметром 32 мм с нарезанными с обоих концов резьбовыми соединениями;
• два полипропиленовых фитинговых уголка с металлической резьбой;
• две трубные заглушки;
• накопительный металлический бак объемом 100-200 литров;
• теплоизоляционный материал (минеральная вата или пенополистирол);
• черная термостойкая матовая краска в виде аэрозоля;
• водостойкий герметик;
• монтажная пена или клей для утеплителя;
• тонкий алюминиевый лист и четыре уголка из алюминия или шестимилиметровая фанера и деревянные бруски 25х25 мм для задней стенки.

Как правило, сотовый поликарбонат выпускается в виде листов размерами 1х1,2 или 1х2 метра. Удобнее использовать продукцию большей размерности. Для солнечного вакуумного коллектора понадобится два поликарбонатных листа, в сотах первого из которых будет производиться нагрев воды, а второй будет защищать конструкцию от внешних воздействий. Рекомендуемая толщина листов равняется 4-8 мм. При этом в сотах может поместиться от 35 до 80 литров воды на каждый квадратный метр поверхности.