Солнечный водяной коллектор на стене дома
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Солнечный водяной коллектор на стене дома

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Панельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома — это источник дополнительной тепловой энергии. Модули подходят для жилых домов, теплиц, дач, коттеджей, турбаз. Один блок в среднем вырабатывает около 1,5 кВт/час, чего более чем достаточно для поддержания комфортной температуры в весенне-осенний период.

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.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

    корпус с теплоизоляцией;

нижний экран, абсорбер;

радиатор с аккумулирующими ребрами;

  • верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.
  • В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

    Принцип обогрева и его эффективность

    Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

    Принцип действия воздухонагревателя следующий:

      воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;

    внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;

    происходит нагрев воздуха;

  • разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.
  • В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

    Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

    Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

    В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

      в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;

    перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;

  • в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.
  • Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

    Солнечный коллектор — водяной или воздушный

    Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

      Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.

  • Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.
  • Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

    Как и из чего сделать воздушный коллектор

    Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

    Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

    Как сделать расчёты коллектора

    Вычисления выполняются следующим образом:

      каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;

  • для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².
  • Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

    Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

    Типы конструкции коллектора

    Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

    В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

    Материалы для изготовления коллектора

    Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:

      Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.

    Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.

    Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.

    Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.

  • Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.
  • Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.

    Как сделать плоский солнечный коллектор для отопления

    Использование бесплатной энергии солнца – хороший метод сэкономить топливо и электричество, расходуемое на отопление частного дома. Массовому применению гелиосистем мешает высокая цена теплоприемников и сопутствующего оборудования – накопительного бака, циркуляционного насоса, электронного блока управления и прочей арматуры. Единственный способ снизить затраты – сделать солнечный коллектор своими руками из недорогих материалов и собрать стандартную схему обвязки.

    Принцип работы солнечных нагревателей

    Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

    Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

    Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

    1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
    2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
    3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

    Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

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

    Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

    1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
    2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
    3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
    4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
    5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.
    Читать еще:  Водяной насос без электричества

    Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

    Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

    Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

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

    Изготавливаем водяной коллектор

    Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

    • регион проживания и уровень инсоляции;
    • температура окружающей среды, особенно в зимний период;
    • площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
    • материал и покрытие змеевика;
    • температура теплоносителя на входе;
    • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
    • скорость течения воды по трубам теплообменника.

    В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

    Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

    Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

    Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

    1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
    2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
    3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
    4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

    Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

    Размещение тепловой установки

    Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

    1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
    2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
    3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
    4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

    Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

    Солнечный коллектор для отопления дома

    Солнечный коллектор – это техническое устройство, служащее для преобразования солнечной энергии в тепловую. По типу теплоносителя, солнечные коллекторы подразделяются на воздушные и жидкостные, в которых теплоносителем служит вода или иное жидкое вещество (антифриз, этиленгликоль и подобные). По конструкции, данные устройства, бывают плоские и вакуумные.

    Принцип действия

    Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

    Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

    Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

    1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
    2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
    3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:

    В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

    По типу конструкции:

    • Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
    • Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура.

    По типу теплоносителя:

    По способу использования теплоносителя:

    • Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
    • Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

    По способу передачи тепла:

    • Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
    • Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).

    Как работает зимой?

    В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

    Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:

    • Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
    • Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки;
    • Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
    • Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.

    Работа системы осуществляется следующим образом:

    1. Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и поднимается вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю наружного контура, после чего стекает вниз, и процесс повторяется.
    2. Теплоноситель наружного контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача полученной тепловой энергии теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
    3. Циркуляция теплоносителя наружного контура осуществляется путем установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
    4. В комплекс системы автоматики входит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные параметры работы системы (температура, расход жидкости в системе ГВС и т. д.)

    Для того, чтобы данная система была эффективна и справлялась с выполнением поставленных задач, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с использованием теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура нагревается путем использования различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). Также, с подобную задачу можно выполнить путем установки электрических ТЭНов, непосредственно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии контролирует система автоматики, включая в работу данные устройства, по мере необходимости.

    Читать еще:  Бытовой компрессор для продувки труб водоснабжения

    Выгодно ли это

    Определить, выгодно ли использовать солнечные коллекторы, каждый определяет для себя индивидуально, в зависимости от региона проживания, потребности в тепловой энергии и в зависимости от финансовых возможностей.
    Регион проживания – это важный критерий, при определении эффективности использования устройств, служащих для преобразования энергии солнца в другие виды энергии. Солнечная активность (продолжительность солнечного сияния), в разных регионах нашей страны разная, что видно на приведенной ниже схеме.
    Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России.

    При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.

    Как сделать своими руками

    Наиболее простой, но тем не менее эффективный вариант, это плоский солнечный коллектор, в котором в качестве теплоносителя используется вода.
    Из имеющихся под рукой материалов, изготавливается корпус устройства. Это может быть дерево, профильный черный или цветной металл. Размеры каркаса определяются местом установки солнечного коллектора, его назначением и наличием требуемых материалов.

    Во внутреннее пространство корпуса укладывается утеплитель, поверх которого укладывается медная трубка. Для создания большей поглощающей площади, трубку укладывают в форме змеевика. Чтобы увеличить КПД устройства, под трубку можно положить слой фольги (на схеме не показано), это позволит снизить тепловые потери в нижнюю сторону устройства и увеличит температуру во внутреннем пространстве корпуса.

    С наружной стороны корпус закрывается защитным стеклом, щели герметизируются. В местах ввода и выхода труб, монтируются патрубки холодной и горячей воды.
    Изготовленной таким образом устройство, можно использовать для горячего водоснабжения летнего душа и подогрева воды в бассейне, для этого патрубки коллектора подключаются к выбранным системам, после чего устройство готово к работе.

    Плюсы и минусы

    Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.

    Плоские солнечные коллекторы.

    Достоинства использования:

    1. При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
    2. При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
    3. Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
    4. Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.

    Недостатками являются:

    1. Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
    2. Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
    3. Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
    4. Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
    5. Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.

    Вакуумные солнечные коллекторы.

    Достоинства использования:

    1. При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
    2. Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
    3. Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
    4. Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
    5. Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
    6. Надежность в процессе эксплуатации.

    Недостатками являются:

    1. Относительно высокая стоимость;
    2. Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.

    Как сделать солнечный коллектор своими руками – самодельное устройство для отопления дома

    Сегодня мы с вами будем делать своими руками солнечный коллектор для отопления дома.

    Солнечные коллекторы и водонагреватели на YouTube: ссылка.

    Солнечный коллектор для нагревания воздуха и воды изготовим из старых металлических светильников размером 600*1200 мм, старого стекла и черной краски. Коллектор позволит вам сократить расходы на тепловую энергию или покупку углеводородного топлива.

    Сделаем и установим несколько таких самодельных коллекторов для отопления на южной стороне дома. Зимой в солнечные дни, они смогут покрыть часть необходимой для отопления тепловой энергии.

    Принцип работы таких устройств состоит в следующем: холодный воздух из нижней части помещения поступает в коллектор, нагревается в нем и поступает обратно в помещение через верхнее вентиляционное отверстие. Встроенный вентилятор увеличивает обмен воздуха, проходящего через устройство.

    Коллекторы будут изолированы друг от друга металлическими перегородками, для лучшего распределения нагреваемого воздуха. Коллекторы подключаются к дому посредством гибкого рукава. Воздуховоды внутри дома будут распределять теплый воздух по помещениям.

    Преимущества вакуумного теплогенератора:

    • бесплатная тепловая энергия;
    • отсутствие потребности в топливе;
    • возобновляемая энергия;
    • экономически эффективное отопление;
    • не оказывает негативных воздействий на окружающую среду;
    • выполнен из вторсырья.

    Шаг 1: Заглянем в мусорный бак

    Подбираем необходимые материалы (по возможности, бывшие в употреблении):

    • Старый светильник.
    • Алюминиевый скотч.
    • Черная краска.
    • Стекло, вырезанное по размерам светильника.
    • Силиконовый герметик со шприцом.
    • Резиновые перчатки.
    • Перчатки, защищающие от порезов стекла или металла.
    • Молоток и отвертка.
    • Ножницы по металлу.
    • Термометр.
    • Саморезы и дрель с битой.
    • Стеклорез и маркер (если потребуется резать стекло).

    Шаг 2: Готовим основание

    Возьмите светильник и сделайте следующее:

    • Удалите старые лампы.
    • Снимите крепления ламп.
    • Удалите остальные внутренности.
    • Скрепите углы корпуса светильника с помощью саморезов.
    • Промажьте герметиком углы, а также все щели и отверстия в светильнике.
    • Залепите все большие отверстия алюминиевым скотчем.
    • Перед тем, как начать красить каркас черной краской, дайте силикону высохнуть в течение ночи.

    Шаг 3: Красим

    Покраска каркасов проводится в следующем порядке:

    • Наденьте одежду, которую не жалко испортить краской.
    • Наденьте защитные перчатки.
    • Накройте газетой предметы и поверхности, чтобы защитить их от попадания краски.
    • Очистите и помойте водой с мылом все корпуса светильников и затем просушите их.
    • Покрасьте светильники со всех сторон и дайте им высохнуть в течение ночи.

    Шаг 4: Вырезаем вентиляционные отверстия

    Делаем вентиляционные отверстия так:

    • Используя молоток и отвертку, пробейте дырки в тех местах, где будут находиться вентиляционные отверстия. Отверстия должны располагаться по центру корпуса светильника в верхней и нижней его частях.
    • Вырежьте квадратные отверстия ножницами по металлу. Верхнее, в которое будет устанавливаться вентилятор, должно быть немного меньше самого вентилятора, чтобы вентилятор можно было закрепить с помощью саморезов. Наденьте защитные перчатки, чтобы защитить руки от порезов.
    • Обработайте края прорезанного отверстия, чтобы удалить острые края и заусенцы.

    Шаг 5: Устанавливаем стекла

    Стекла устанавливаем в следующем порядке:

    • Нанесите силиконовый герметик на края корпуса.
    • Установите на герметик стекло.
    • Если стекло состоит из нескольких частей, то нужно будет промазать швы между всеми стеклами.
    • Дайте силикону высохнуть в течение ночи.

    Шаг 6: Устанавливаем солнечные батареи и вентилятор

    • Осторожно прикрутите вентилятор саморезами к верхнему отверстию солнечного нагревателя.
    • Не забудьте убедиться в том, что вентилятор при работе будет вытягивать воздух из коллектора.
    • Положите его горизонтально стеклом вверх.
    • Нанесите небольшое количество герметика на заднюю сторону панели солнечной батареи и приклейте батарею к одному из верхних углов коллектора.
    • Подключите солнечную батарею к вентилятору и дайте силикону высохнуть в течении ночи.

    Разберемся, как будет работать устройство:

    • Вентилятор высасывает нагретый воздух из верхней части; разряжение, создаваемое в коллекторе засасывает холодный воздух внутрь.
    • В сущности, вентилятор позволяет быстрее нагревать помещение, чем если бы нагретый воздух из коллектора поступал в дом за счет конвекции.
    • Верхнее и нижнее отверстия будут соединяться с помещениями в доме.
    • Если для нагрева воздуха солнечной энергии будет достаточно, то и для вентилятора хватит энергии солнечной батареи для работы.
    Читать еще:  Водяной затвор в баню

    Шаг 7: Следующий шаг

    • Изготовьте как можно больше коллекторов и установите их возле дома. Предусмотрите теплоизоляцию задней и боковых частей коллекторов: это уменьшит потери тепла через стенки корпуса.
    • Сократите расход топлива для выработки тепловой энергии и выброс парниковых газов в атмосферу.
    • Установите собранный коллектор в место, освещаемое солнцем большую часть дня.
    • Поместите термометр рядом с верхним отверстием коллектора.
    • Записывайте показания каждый час.
    • На термометре, изображенном на фото выше, показание температуры составляет 53 градуса Цельсия – это внутренняя температура коллектора, т.к. датчик находится внутри.
    • Тесты показывают, что при температуре наружного воздуха плюс 15 градусов Цельсия, температура в области верхнего отверстия коллектора колеблется от 35 до 66 градусов в течении дня.

    Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

    Солнечный водяной коллектор на стене дома

    Солнечные коллекторы – это отличный способ сэкономить энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

    Но самое главное, что простой солнечный коллектор (в отличии, например, от солнечных панелей) можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

    Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте “Включи солнце – живи комфортно”. Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued, которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

    Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

    Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «впитывает» солнечную энергию, потом это тепло передается теплоносителю (воде). Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования. Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей – антифризов.

    Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без электрических приборов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

    Принцип работы такого солнечного коллектора заключается в следующем:

    • Солнце нагревает жидкость в коллекторе
    • Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятор
    • Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде
    • Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
    • Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
    • Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
    • Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.

    Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорбера нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

    Основной элемент коллектора отопления – абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего диаметра, расположенных горизонтально. Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально). Для соединения в толстых трубах необходимо просверлить отверстия под диаметр вертикальных труб.

    Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.

    Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы. Используется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина – 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.

    Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.

    Солнечные лучи проходят через стекло и нагревают коллектор, а остекление предотвращает утечку тепла. Стекло также препятствует движению воздуха в абсорбере без него коллектор быстро терял бы тепло из-за ветра, дождя, снега или низких внешних температур.

    Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

    В корпусе делаются сквозные отверстия для подачи холодной и отвода нагретой жидкости из коллектора.

    Сам абсорбер красят жаростойким покрытием. Обычные черные краски при высоких температурах начинают шелушиться или испаряться, что приводит к потемнению стекла. Краска должна полностью высохнуть, прежде чем вы закрепите стеклянное покрытие (для предотвращения конденсации).

    Под абсорбером закладывается утеплитель. Чаще всего используется минеральная вата. Главное, чтобы он выдерживал довольно высокие температуры в течение лета (иногда более 200 градусов).

    Снизу раму закрывают ОСБ плитой, фанерой, досками и т.п. Основное требование к этому этапу – убедиться, что низ коллектора надежно защищен от попадания влаги внутрь.

    Для закрепления стекла в раме делают пазы, или крепят планки по внутренней стороне рамы. При расчете размеров рамы следует учитывать, что при изменении погоды (температуры, влажности) в течение года ее конфигурация будет немного меняться. Поэтому на каждой стороне рамы оставляют несколько миллиметров запаса.

    На паз или планку крепится резиновый оконный уплотнитель (D- или Е-образный). На него кладется стекло, на которое таким же образом наносится уплотнитель. Сверху это все закрепляется оцинкованной жестью. Таким образом, стекло надежно закреплено в раме, уплотнитель защищает абсорбер от холода и влаги, а именно стекло не повредится, когда деревянная рама будет “дышать”.

    Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

    Чтобы организовать солнечное отопление дома понадобиться накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.

    В качестве бака можно использовать:

    • неработающие электрические бойлеры
    • различные баллоны для газов
    • бочки для пищевого использования

    Главное – помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление в зависимости от давления водопроводной системы, к которой он будет подключен. Не каждая емкость способна выдерживать давление в несколько атмосфер.

    В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.

    В баке размещается спиральный теплообменник. Для него используют медь, нержавеющую сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому его следует поместить в нижней части бака.

    Коллектор соединяется с баком с помощью труб (например, металлопластиковых или пластиковых), проведенных от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака до потребителя должен быть максимально коротким, и трубы должны быть очень хорошо изолированными.

    Расширительный бачок – это очень важный элемент системы. Он представляет собой открытый резервуар, расположенный в крайней верхней точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бачка можно использовать как металлическую, так и пластиковую емкость. С ее помощью контролируется давление в коллекторе (из-за того, что жидкость от нагрева расширяется, могут треснуть трубы). Для снижения потерь тепла бачок также необходимо изолировать. Если в системе присутствует воздух, то он также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.

    Больше подробностей о создании дешевого солнечного коллектора, перечень необходимых материалов и правила установки нагревателя можно узнать, загрузив Практическое руководство по сооружению солнечных коллекторов для горячей воды.

    А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

    Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector