Как сделать самодельный солнечный нагреватель воды. Как сделать солнечный коллектор своими руками: типы конструкций и этапы работ. Как это работает

Но принцип водонагрева идентичен – все устройства работают по одной разработанной схеме . В хорошую погоду лучи солнца начинают нагревать теплоноситель. Он проходит по тонким изящным трубочкам, попадая в бак с жидкостью. Теплоноситель и трубочки размещаются по всей внутренней поверхности бака. Благодаря такому принципу происходит нагревание жидкости, находящейся в аппарате. Позже нагретую воду разрешено применять на бытовые нужды. Таким образом, можно отапливать помещение, использовать нагретую жидкость для душевых кабин как горячее водоснабжение.

Температуру воды можно контролировать разработанными датчиками. Если произошло слишком сильное охлаждение жидкости, ниже заданного уровня, то автоматически включится специальный резервный подогрев. Солнечный коллектор можно подключить к электрическому или газовому котлу.

Представлена схема работы, подходящая для всех солнечных водонагревателей. Такое устройство отлично подойдет для отопления небольшого частного дома. На сегодняшний момент разработано несколько устройств: плоские, вакуумные и воздушные приспособления. Принцип действия таких устройств очень схож. Происходит нагрев теплоносителя от солнечных лучей с дальнейшей отдачей энергии. Но в работе наблюдается очень много различий.

Видео о различных видах альтернативных источниках отопления

Плоский коллектор

Нагревание теплоносителя в таком устройстве происходит благодаря пластинчатому абсорберу. Он представляет собой плоскую пластину теплоемкого металла. Верхняя поверхность пластины в темный оттенок специально разработанной краской. К нижней части устройства приварена змеевидная трубка.

Горячая вода на даче или в частном доме - желанная роскошь, которой до сих пор похвастаться могут далеко не все. К счастью, можно своими руками с минимумом затрат создать солнечный водонагреватель, который обеспечит необходимым количеством горячей воды и при этом будет бесплатным в эксплуатации. Приятным бонусом является экологическая чистота такого оборудования.

Что такое солнечный нагреватель воды?

Для солнечных водонагревателей давно существует термин - гелиоколлектор. Но так как подобная техника заводского производства стоит в районе $300-400, она не получила распространения и используется лишь единицами. Однако сделать солнечный нагреватель под силу практически каждому. При этом размер экономии колоссальный, самодельный прибор будет стоить раз в 10 меньше.

Принцип работы солнечного нагревателя воды невероятно прост: его темная (желательно, черная) поверхность нагревается, то есть поглощает тепло, а затем отдает его воде. Чаще всего такие конструкции используются в летних душах, а также устанавливаются на крышах домов, подводятся к рукомойнику на кухне или к ванной комнате, если таковая имеется.

Примечательно, что работа самодельного гелиоколлектора не требует наличия насоса, не запитывается от электрической сети, то есть она полностью автономна. Для нагрева воды необходимо лишь наличие солнца, а оно в России исправно ярко светит 5-7 месяцев в году. Даже зимой самодельная солнечная батарея сможет неплохо нагреть воду.

Заводской коллектор - это прямоугольная черная пластина с пластиковой или стеклянной поверхностью, внутри которой находится металлическая пластина (плоский коллектор) или теплообменник - металлические/пластиковые трубочки с жидкостью (жидкостный коллектор). Так как нам необходим именно нагреватель воды, последний вариант подходит идеально, и мы будем рассматривать именно способ его изготовления.

С помощью солнечного водонагревателя можно нагреть воду в баке до 50 градусов, и этого более чем достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

Конструкция солнечного водонагревателя

Структура солнечного водонагревателя невероятно проста:

Уточним, что при правильной установке солнечного водонагревателя нет необходимости в использовании насоса. Движение воды осуществляется благодаря конвекции. Теплая жидкость сама поднимается вверх по системе, уступая место холодной воде из бака.

Создание корпуса для водонагревателя

Справедливости ради уточним, что наличие корпуса в принципе не обязательно, если водонагреватель предполагается установить в одном определенном месте навечно. Но так как ничего вечного не существует, а в разные периоды года требуется устанавливать гелиоколлектор под разными углами, чтобы его поверхность была перпендикулярна солнечным лучам, лучше создать модель с корпусом. Это требует не так много усилий, а пользы будет больше.

Если в хозяйстве имеется ненужная оконная рама - она является готовым корпусом для солнечного водонагревателя. Если же рамы нет, ее можно быстро сделать своими руками.

Первое, с чем необходимо определиться - это размер корпуса. Вариантов множество, но чаще всего ширина составляет 40-80 см, а высота - 60-200 см. Но можно выбрать любые другие параметры, лучше подходящие к предполагаемым условиям использования.

Раму удобно выполнить из пластика, металла или дерева. Сгодится все, что есть под рукой. При этом высота профиля должна быть 3-6 см, чтобы внутри осталось достаточно место для закрепления теплообменника.

Когда рама готова, к ней прикрепляется дно: лист металла, пластика, фанеры и т. д. на выбор.

Создание абсорбера

Абсорбер или поглотитель - это по сути дно нашего корпуса. У него две задачи: удерживать теплообменник на месте и поглощать солнечное тепло. Чтобы задача поглощения выполнялась лучше, стоит проделать такие действия:

• на дно уложить слой теплоизоляционного материала;
• на теплоизоляцию уложить лист оцинковки (лучше медный лист, но это намного дороже);
• окрасить металл матовой черной краской для наилучшего поглощения тепла.

Когда краска высохнет, переходим к созданию теплообменника.

Варианты теплообменника для солнечного водонагревателя

Существует несколько вариантов теплообменников при создании гелиоколлектора:

• медный (металлический) радиатор;
• «змейка» из пластиковой трубы;
• сотовый полипропилен с продольными ячейками.

Наиболее высокий КПД имеет медный радиатор, состоящий из двух медных труб дюймового диаметра, между которыми параллельного друг другу расположено много труб меньшего диаметра (на подобие лестницы).

Но у такого теплообменника немало минусов: дороговизна меди, сложность создания (приходится все трубочки припаивать самостоятельно или оплачивать работу сварщика).

Для создания теплообменника из полипропилена необходим экструдер, поэтому в итоге изделие также будет стоить дорого.

Поэтому для бытового использования гораздо удобнее использовать черную пластиковую или металлопластиковую трубу 1/2 дюйма в диаметре. PEX или PEX-Al-PEX-труба укладывается «змейкой» вдоль абсорбера, закрепляясь скобами. Такую укладку с фиксацией можно выполнить всего за несколько минут.

Концы труб выводятся за пределы корпуса, на них устанавливаются соединительные муфты, с помощью которых будет осуществляться подсоединение к трубам, ведущим к баку.

Стекло для солнечного водонагревателя

Желательно, но не обязательно, закрыть корпус нагревателя стеклом, законопатить раму. Герметизация удержит больше тепла. Если нет борьбы за каждый градус, этот пункт можно опустить.

Вот и все: солнечный нагреватель своими руками сделан!

Выбор места для установки гелиоколлектора

Чтобы получить наилучший результат, необходимо правильно установить солнечный водонагреватель.

• Место установки должно в любое время светового дня находиться под прямыми солнечными лучами, не попадать в тень.
• Поверхность гелиоколлектора должна находиться под прямым углом к солнцу. Летом угол наклона = широта местности + 15. Зимой угол наклона = широта местности – 15. Зимой и весной, когда солнце низко ходит над горизонтом, допускается вертикальная установка.

Если же греть воду нужно непостоянно, солнечный водонагреватель легко демонтируется и убирается.

Когда все необходимые материалы под рукой, создание займет буквально пару часов. Удачи!

Солнечные нагреватели воды своими руками: делаем гелиоколлектор

Нефть значительно подешевела, это процесс политический, а не объективный. В бывших советских республиках рост курса доллара настолько высокий, что плата за отопление, горячую воду, цены на бензин и прочее растут. И конца этому процессу не видно. Будущее только за гелиоэнергетикой и возобновляемыми источниками тепла.

Солнце греет землю каждый день и совершенно бесплатно. Простой расчёт показывает, что при месячном расходе воды для мытья 100 литров на одного человека, то на её подогрев нужно затратить около 90 кВт*час в месяц или 1080 кВт*час за год.

При этом летним днём в Киеве при ясной погоде на площадку площадью 1 м2 солнце за час посылает 1 кВт*час энергии или в среднем 8 кВт*час за день. Очевидно, что если суметь использовать хотя бы часть этой бесплатной солнечной энергии для горячего водоснабжения, то можно получить значительную экономию.

Самой простой системой для солнечного водоснабжения дома является нагревательный бак. Это просто ёмкость для воды, которая греется днём солнечными лучами.

внешние черные коллекторы из пластиковых труб для нагревания воды

Тем не менее, такой простейший солнечный нагреватель очень эффективен для снабжения тёплой водой в летнее время и получил широкое применение для так называемого «летнего душа».

Карта солнечной радиации для Украины

Понятие солнечной активности в современной науке связано с термином «солнечная инсоляция». Под инсоляцией понимается количество радиации, полученное в течение одного светового дня, или, попросту говоря, степень «облучения» 1 м.кв. земли за конкретный промежуток времени. В данном контексте не стоит пугаться термина «радиация», поскольку здесь солнечное облучение является потенциально полезным энергетическим ресурсом а не источником опасности.

Специфика измерения уровня солнечной активности

Необходимые для просчета солнечной инсоляции данные отправляются со спутников NASA. Полученные величины сводятся к некоторому среднему показателю, что позволяет систематизировать информацию. Сложность заключается в том, что точно измерить количество попавшего на землю света невозможно, ведь процесс радиационного облучения подвергается воздействию множества факторов, например:

• высота участка над уровнем моря и, соответственно, удаленность солнца от данной местности;
• время года (также вносит коррективы в величину расстояния солнца от земли);
• погодные условия (облачность, туманы и пр.);
• угол падения солнечных лучей (различается по времени суток).

Даже при учете всех перечисленных факторов получаемую величину нельзя считать универсальной. Любая поверхность, препятствующая прямому попаданию солнечных лучей на поверхность земли, повлияет на точность полученных данных об уровне солнечной активности. Значение имеют даже такие мелкие детали, как наличие на территории ограждений.

С этой точки зрения наиболее привлекательны Запорожье, Днепропетровская и Луганская области, а также курортные Одесса, Херсон и Симферополь. Высоким уровнем активности считаются показатели в 5 kWh/m2/day, а на перечисленных территориях в летний период коэффициент зачастую превышает отметку в 6 единиц (рекордсмены здесь – Николаев и Херсон с показателями 6.03 и 6.04 соответственно). Но и в более холодные периоды монтаж солнечных коллекторов не будет лишним: средняя степень облучения за год варьируется от 3.34 единиц в Луганске до 3,58 в Симферополе.

Солнечные батареи , тем не менее, будут менее эффективны за пределами прибрежной зоны. Средние показатели по Украине сравнимы с коэффициентом солнечной активности в северном Хельсинки: 2.8 против 2.41 kWh/m2/day. Самыми неблагоприятными регионами для развития «солнечной» энергетики являются Ивано-Франковск и Черновцы, где средний показатель за год не превышает 2.99 kWh/m2/day.

Солнечный водонагреватель своими руками из подручных средств

Если нагревательный бак укомплектовать резервуаром для хранения теплой воды, то можно получить ещё более эффективную солнечную нагревательную установку, которая будет снабжать Вас тёплой водой летом и окупится за пару сезонов. Рассмотрим такой солнечный водонагреватель подробнее.

Самой важной частью солнечной системы, конечно, является сам нагревательный бак. Это может быть любая емкость для воды, например, стальной куб, бочка или несколько труб большого диаметра.

Лучше всего использовать для этой цели специальный бак для летнего душа из полиэтилена объёмом 200-300 литров. Такой бак имеет рациональную для нагрева плоскую форму, не ржавеет, окрашен в чёрный цвет для лучшего теплопоглощения и ввиду небольшого веса легко монтируется на крышу.

Если такой бак просто положить под прямые солнечные лучи, то в жаркий солнечный день вода в нём нагревается к концу дня до 40-45 ºС, чего вполне достаточно для бытовых нужд. Но если теплую воду не израсходовать вечером, то за ночь, к утру она остынет. Таким образом, тёплую воду невозможно использовать круглосуточно. Очевидно, для устранения этого недостатка нужно «остановить» потери тепла от нагретой воды. Это можно сделать либо утеплением нагревательного бака в конце дня, либо сливом тёплой воды в утеплённую ёмкость.

Учитывая, что большинство частных домашних хозяйств используют газовые и электрические бойлеры, то выгодно использовать их для хранения тёплой воды из нагревательного бака. Так же в отличие от утепления нагревательного бака, процесс слива менее трудоёмкий, не нужно подниматься к месту установки бака. Более того, поскольку в пасмурный день вода в нагревательном баке нагревается лишь до 25-30 ºС, её в любом случае придётся догревать.

На рисунке изображена схема работы простейшей системы для подогрева воды солнцем, которую можно собрать своими руками. Водонагревательная система состоит из нагревательного бака, бойлера, а так же водопровода с тремя кранами. Сначала закрывается кран (3), кран (1) и (2) открыты. Вода из напорного водопровода (синий цвет) подаётся в нагревательный бак. После наполнения бака, напорный водопровод закрывается краном (1). В конце дня, когда вода в нагревательном баке нагреется и её нужно будет слить в бойлер, для этого открывается кран (3). Если же нагревательный бак не нужно использовать, то можно просто закрыть кран (2) и бойлер используется в обычном режиме.

Степень наполнения бака удобно контролировать датчиком уровня воды, который можно закрепить на крышке бака. Для водопровода хорошо подойдут металлопластиковые или полипропиленовые трубы для холодной воды (поскольку в системе низкое давление).

Такой способ подогрева воды чрезвычайно прост, но у него есть два серьёзных недостатка:

– необходимо ежедневно наполнять и сливать нагревательный бак;

– получить подогретую воду можно только при тёплой погоде, при температуре воздуха выше +20 ºС.

Пассивный солнечный водонагреватель

Чтобы подогревать воду солнечным теплом не только в теплую погоду, но и в более прохладное межсезонье (март, апрель, сентябрь, октябрь), нагревательный бак не может быть использован из-за слишком высоких теплопотерь. Для этого его придётся заменить более эффективным солнечным коллектором. В интернете можно найти немало описаний эффективных активных солнечных систем, требующие использования автоматики. Но рассмотрим максимально простую и удобную пассивную систему солнечного водонагревателя, то есть такую, которая работает сама по себе без использования насоса.

Прежде всего, нужно сделать солнечный коллектор. Если проанализировать множество известных конструкций солнечных коллекторов, то можно прийти к выводу, что определяющим фактором для надёжности, стоимости и простоты сборки солнечного коллектора является материал его теплообменника. Самыми надёжными считаются металлические трубы, например, тонкостенные медные или стальные, но они стоят дорого, а их сборка трудоёмка. К тому же теплообменник с металлическими трубами обладает значительным весом, что требует прочного короба и усложняет установку.

Более удобны и дешевы теплообменники из полипропиленовых и металлопластиковых труб, но термические деформации при нагревании солнцем и большое количество соединений, увеличивает вероятность протечки и так же повышает трудоёмкость при сборке.

Всех этих недостатков лишен теплообменник из садового шланга. Его сборка заключается лишь в том, что шланг нужно скурить в виде спирали. Отсутствие соединений и гибкость шланга гарантирует отсутствие протечек, а длина шланг позволяет подвести воду непосредственно от коллектора к трубопроводу внутри дома без промежуточных соединений.

Простейший солнечный коллектор из садового шланга изображен на рисунке. Он состоит из оконного стекла (1), шланга (2) и пенопласта в качестве теплоизоляции и основы (3). Принцип его работы очень прост – коротковолновое солнечное излучение проходит через стекло, нагревает шланг с водой. От нагретого шланга начинается излучение уже длинноволнового спектра, которое значительно отражается стеклом. Таким образом, солнечные лучи попадают в так называемую «тепловую ловушку». При установке солнечного коллектора оптимальный угол наклона будет 35º летом и 40º весной-осенью.

На рисунке изображена схема подключения солнечного коллектора к бойлеру. Перед началом нагревания воды солнечным коллектором необходимо заполнить шлангу водой и вытеснить из него воздух. Для этого закрывается кран (2) и для слива воды открывается горячий кран сантехнического прибора (6). Вода из напорного водопровода (1) начинает поступать в солнечный коллектор (4). После того как в сливной воде перестанут подмешиваться пузырьки воздуха, значит – в коллекторе воздушных пробок нет. Далее открывается кран 2 и холодная вода из бойлера под действием термосифонного эффекта (при нагревании коллектора солнцем) начинает перетекать в коллектор. Для отключения солнечного коллектора и использования нагретой воды или работы бойлера в обычном режиме нужно закрыть кран (3).

Как видим, работа этого бойлера не требует сложного и дорого оборудования, единственный минус такой простой системы это то, что нужно периодически включать и отключать подачу воды в солнечный коллектор краном (3). При пасмурной погоде нагрев воды таким солнечным коллектором происходит частично, остальную часть будет «догревать» бойлер, что всё равно даёт экономию. Учитывайте при этом, что при пасмурной погоде или в межсезонье бойлер должен будет включаться на нагрев в конце дня, то есть когда вода в коллекторе уже не нагревается. Иначе при нагревании воды в коллекторе ТЭН’ом она перестанет циркулировать.

Для расчёта необходимой производительности солнечного нагревателя нужно учитывать, что 1 метр шланга наружным диаметром 25 мм ясным днём при +25 ºС нагревает 3,5 литра горячей (до + 45 ºС) воды. А при +32 ºС нагревает 3,5 литра горячей до + 50 ºС. Количество средних солнечных часов на протяжении года для г. Киев указанно в таблице 1.

Например, при длине шланга в коллекторе 10 м в мае производительность солнечного коллектора составит 3,5л*10м*8ч=280 литров горячей воды в день.

Нижняя граница наружной температуры воздуха, при которой наблюдается экономия при ясной погоде, будет +5 до +8 ºС. При заморозках воду из коллектора лучше всего слить, хотя данная конструкция устойчива к замораживанию.

Шланг для такого солнечного водонагревателя подойдёт из резины или армированный из ПВХ. Внутренний диаметр шланга не должен быть менее 19 мм, можно и больше. Но если диаметр будет меньше, то значительно повышается гидравлическое сопротивление системы, что замедляет естественное перемешивание воды за счёт термосифонного эффекта. Так же, пишет iBud.ua, не желательно выбирать шланг с толщиной стенки менее 2,5 мм, так как шланг с тонкими стенками плохо держит форму и часто перегибается. Садовый шланг не дорог. Так, армированный шланг из ПВХ с внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 3 мм в зависимости от производителя стоит от $2 до $3 за метр.

Предпочтительно выбирать шлаг черного цвета или темных тонов для лучшего теплоусвоения. Разница, правда, не сильно большая. Например, белый шланг усваивает солнечное тепло примерно на 5% хуже, чем черный. Но дополнительные 5% лишними не будут.

Для перемешивания воды с помощью термосифонного эффекта сама форма шланга не имеет значения, поскольку вода в шланге равномерно прогрета, важна разница уровней между холодной водой в бойлере и горячей водой в коллекторе. Поэтому для возникновения устойчивого термосифонного эффекта бойлер должен быть приподнят над верхней частью солнечного коллектора по крайне мере на 60 см. Так же нужно стараться максимально уменьшить длину подводящего трубопровода, поскольку, чем длиннее трубы, тем больше сила трения, которая препятствует перетеканию воды из коллектора в накопитель (бойлер).

Чтобы снизить теплопотери конвенцией, задняя часть шланга утеплена пенопластом. Так же надо загерметизировать зазор между стеклом и пенопластом. Для этого можно подложить между стеклом и пенопластом мягкую прокладку из поролона или склеить стекло и пенопласт клеем на водной основе (клеи с органическим растворителем могут растворить пенопласт). Например, можно использовать клей для пенопласта или клей ПВА.

Для фиксирования формы шланга солнечного нагревателя в виде спирали, он привязывается к какой либо трубке или бруску. Чтобы закрепить его на пенопласте его достаточно просто привязать.

Стекло обязательно нужно использовать оконное. Органическое стекло или полимерная плёнка не подойдут, так как они очень плохо задерживают длинноволновое излучение. Между стеклом и поверхностью шланга должен быть зазор 12-20 мм. На стекле не должно быть отражающих селективных покрытий (i-стекло), такое стекло отражает значительную часть солнечного излучения.

Что касается выбора между одинарным и двойным остеклением, то тут нужно учитывать два фактора. При двойном остеклении меньше теплопотери, но больше коэффициент отражения солнечного света. А поскольку чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше теплопотери, то получается:

– если солнечный нагреватель будет использоваться преимущественно в тёплое время года, то лучше одинарное остекления;

– если же в прохладное, то тогда выгоднее становится двойное.

Выводы шланга, которые выходят наружу, для снижения теплопотерь нужно теплоизолировать. Для теплоизоляции внутри отапливаемого помещения и при протяжении водопроводов не более 3 м достаточно использовать обычную мягкую теплоизоляцию из пенополиэтилена для труб.

Для более протяженных участков, а так же для теплоизоляции наружных трубопроводов нужно использовать более мощную жесткую теплоизоляцию для труб из фольгированного пенополиуретана.

Подсоединять шланг к трубопроводу можно с помощью хомута для резиновых труб, для этого шланг туго надевается на трубу и зажимается хомутом. Оптимально, чтобы внутренний диаметр шланга был равен диаметру трубы, на которую он будет надеваться.

Описанная конструкция пассивного солнечного нагревателя с коллектором может сэкономить до 80% энергии для горячего водоснабжения летом и до 40% весной и осенью, что за год составит около 400 кВт*час сэкономленной энергии на одного человека.

Приблизительно на 80% территории Украины уровень инсоляции не опускается ниже 3 единиц, что в сравнении с другими странами Европы является очень перспективным результатом. А значит, установка солнечных коллекторов может стать новым витком в развитии энерготехнологий как Украины, так и других южно-европейских областей.

Солнечный водонагреватель своими руками, Зеленый Путь

Солнечный водонагреватель своими руками

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Традиционные источники энергии, такие как газ, уголь, электричество, ежегодно дорожают. Энергия солнца бесплатна, неисчислима и неисчерпаема. Необходимо только разобраться с тем, как это устроено и как работает. Подсчитать выгоду и уяснить достоинства установки солнечных батарей или коллекторов. В данной статье мы и попытаемся разобрать все эти моменты, рассмотрим работу солнечного коллектора и расскажем о том, как самостоятельно сделать солнечный водонагреватель.

Установка в загородном доме солнечного коллектора, вполне может обеспечить проживающих в нем людей горячей водой на протяжении всего года. Гелиосистема - это комплекс, который включает в свою конструкцию два идентичных блока солнечных коллекторов, а так же аванкамеру и, конечно же, накопительный бак. В работе гелиосистемы заложен принцип парника. То есть, энергия солнца, беспрепятственно проходит через стекло и попадает в темное пространство. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в энергию тепловую и не в состоянии выйти из гелиоустановки наружу. Находящаяся внутри вода нагревается под действием этой самой энергии и по законам физики поднимается вверх по системе, вытесняя при этом более холодную воду и двигая ее в место нагревания. Особого внимания заслуживает система термоизоляции, благодаря которой тепловая энергия может не только накапливаться внутри установки, но и сохраняться в ней в течение достаточно длительного периода времени.

Надо сказать, что существует множество разнообразных конструкций и вариантов водонагревателей данного типа. Однако в качестве примера рассмотрим не самую сложную и даже напротив, более простую модель, которую можно без особого труда выполнить своими руками. В основе такого водонагревателя заложен специальный коллектор, выполненный в виде радиатора из U-образных стальных трубок. Выполнен данный радиатор внутри деревянной конструкции и имеет вид короба, верхняя часть которого закрыта прозрачным стеклом. Для подвода к водонагревателю воды, используются дюймовые трубы. Для решетки используются трубы более маленького диаметра. К примеру, можно выполнить радиатор из пятнадцати трубок, длина каждой из которых будет составлять около полутора метров. Доски для сооружения короба радиатора должны быть около пятнадцати сантиметров шириной и иметь толщину не менее трех сантиметров. Днище короба можно выполнить из оргалита, а так же других подобных ему материалов. Укрепляется конструкция короба при помощи деревянных реек. Помните, что для более эффективной работы водонагревателя необходимо как можно качественнее выполнить его теплоизоляцию. Для этого можно использовать любые находящиеся у вас под рукой материалы. Теплоизоляция укладывается непосредственно на дно короба, после чего, сверху закрепляется жестяной лист или же лист оцинкованного железа. Сверху устанавливается сам радиатор, который необходимо жестко зафиксировать. Трубы и лист, которые находятся на дне короба, будет правильно окрасить в черную краску. С наружной же стороны, короб лучше окрасить серебрянкой, сократив этим потери на излучении тепла. Стеклянную поверхность короба необходимо посадить на герметик. Повышенное внимание, при сборке конструкции, необходимо уделять всем соединениям и стыкам, герметичности которых можно добиться при помощи специальных герметиков, пеньки и краски.

Накопителем может послужить любая вместительная емкость, будь то большой бак, бочка или прочая тара. Можно так же использовать несколько таких емкостей, при условии, что все они будут объединены в одну единственную общую конструкцию. Емкости, как и основная установка, должны быть окрашены серебрянкой. Оптимальная вместительность накопительного бака в каждом случае разная, однако, в среднем она составляет около трехсот литров.

Для того чтобы в системе водоснабжения загородного дома было давление, потребуется аванкамера, которая будет нести функцию расширительного бачка. Изготовить примитивную аванкамеру можно при помощи любой удобной емкости, вместительность которой составляет около 30-40 литров. Ее автоматическая работа должна обеспечивается путем обустройства в ней поплавково-клапанной системы, которая работает по принципу сливного бачка.

Самое удобное и рациональное место для размещения накопителя и аванкамеры на чердаке загородного дома. Емкости должны находиться в специальном теплоизолирующем коробе. Прежде чем преступить к установке емкостей на чердак, убедитесь, что потолочные перекрытия смогут выдержать вес полного воды бака. Аванкамера устанавливается в непосредственной близости с накопителем и монтируется так, чтобы уровень воды в ней был выше уровня воды в накопителе сантиметров на 80-100. Сами же солнечные коллекторы, необходимо расположить на южной стороне крыши загородного дома под углом около 30-45 градусов к горизонту.

Как уже говорилось выше, элементы самодельной гелиоустановки соединяются в единое целое при помощи дюймовых и полудюймовых труб. Трубы в пол дюйма используются для монтажа частей системы, которые отвечают за ввод холодной воды, соединения с аванкамерой, а так же вывод уже нагретой воды из накопителя. Дюймовые трубы применяются для монтажа низконапорных частей солнечного водонагревателя. Выполнять монтаж системы, необходимо уделяя особое внимание ее герметичности и обеспечивая отсутствие в ней воздушных пробок.

После выполнения монтажа всей системы, трубы необходимо обмотать каким либо практичным и современным теплоизоляционным материалом, после чего их необходимо покрыть серебрянкой. Собранная система заполняется водой через через специально оборудованные внизу радиаторов дренажные вентили. Система заполняется пока вода не станет литься из дренажной трубы аванкамеры. Такой вариант заполнения системы исключает появления в ней воздушных пробок.

На следующем этапе необходимо выполнить подключение аванкамеры к вводу холодной воды и открытия расходного вентиля. Если система собрана верно, то уровень воды в аванкамере должен начать снижаться, тем самым открыв поплавковый клапан. Необходимого уровня воды в аванкамере можно добиться, выгнув стержень поплавка небольшой дугой.

Как только система полностью заполнится водой, радиаторы начнут ее нагревать. Нагрев и соответственно циркуляция в системе воды происходит постоянно, пока температура во всей системе не уровняется и не станет такой же, как на выходе из радиаторов. По мере расходования теплой воды, будет срабатывать клапан, открывая тем самым забор новой партии холодной воды, которая тут же начнет циркулировать и нагреваться. Интересно, что недавно поступившая в систему холодная вода, никоим образом не перемешивается с теплой нагретой водой.

Когда на небе нет солнца, то есть в ночное время или же пасмурные дни, для того чтобы избежать потери тепла, необходимо заранее предусмотреть специальный вентиль, закрывая который, можно препятствовать оттоку теплой воды в обратную сторону.

Если температуры нагреваемой воды не достаточно, то можно попытаться увеличить производительность системы, путем ввода в радиаторы дополнительных секций трубок.

Какие преимущества дает солнечный водонагреватель и как изготовить его своими руками?

Использование солнечного тепла для нагрева воды – далеко не новое изобретение, которое широко используется и в наше время.

Наверное, любому известен «летний душ», установленный на огромном количестве дачных участков.

Но по каким-то непонятным причинам мало кто из владельцев подобных «солнечных водонагревателей» задумывается об усовершенствовании этого устройства.

Ведь даже обычная полиэтиленовая пленка, натянутая на каркас вокруг бочки с водой создаст своеобразный «парник» и заметно увеличит скорость нагрева.

Да и в течение дня может погода может кардинально измениться.

Получается, что нагретая в бочке вода остынет, не принеся никакой пользы.

Существует несколько вариантов изготовления, но принцип действия у них идентичен.

Рассмотрим одну из наиболее простых вариаций.

Схема установки солнечного водонагревателя изображена на рисунке.

Основные элементы конструкции водонагревателя - солнечный коллектор и накопительный бак для воды.

Их можно устанавливать как в единичном экземпляре, так и создать цепь из 2-3 коллекторов или такого же количества бочек.

Вода, нагретая в радиаторе, в результате тепловой конвекции поднимается в накопитель, откуда ее можно брать для бытовых нужд.

Коллектор представляет собой теплоизолированный короб, застекленный с одной стороны.

Внутри него располагаются трубы теплообменника.

Радиатор может быть изготовлен двумя способами: в виде решетки или змеевика.

Самостоятельно согнуть трубу в форме змеевика достаточно проблематично, но если у вас имеется старый ненужный холодильник, можно снять с него уже изогнутые трубки.

Если вы будете изготавливать решетку самостоятельно, то следует учитывать теплопроводность труб.

Лучше всего использовать тонкостенные трубы (толщина материала до 1,5 мм) диаметром 15-20 мм.

Общее количество труб на одну решетку – 15-21, длина – 1,6 м.

Для их соединения используются подходящие по размеру тройники.

В качестве подводящих труб оптимальными будут водопроводные, диаметром дюйм или ¾.

В связи с тем, что общая площадь поверхности труб совсем невелика, большое количество солнечных лучей попросту не используется.

Для увеличения КПД применяют тонкие металлические пластины, примыкающие к решетке радиатора.

Трубы и абсорбер должни прилегать друг к другу максимально плотно.

Хорошим вариантом будет использование термопасты.

Для большей эффективности листы металла и трубы окрашивают темной краской.

Короб коллектора изготавливается из досок, имеющих толщину 25-30 мм, а для дна подойдет лист влагостойкой фанеры или оргалита.

Также для изготовления можно использовать алюминиевые листы.

Трубы в коробе закрепляются с помощью хомутов.

Сверху короб закрывается стеклом или поликарбонатом, а все швы герметизируются.

В качестве накопителя подходит 200-300-литровый бак.

Для снижения теплопотерь его желательно утеплить.

Например, можно соорудить вокруг бака фанерный или деревянный короб, а межстеночное пространство заполнить любым теплосберегающим материалом.

Для этой цели подойдет все что угодно – от соломы до минеральной ваты.

Так как в ночное и вечернее время температура на улице заметно понижается, тепло от бака будет уходить в окружающую среду, а вода начнет опускаться обратно в радиатор.

Чтобы этого избежать, необходимо установить запорный вентиль и перекрывать его в прохладное время.

Вода в баке может иметь температуру до 70°С, поэтому рекомендуется установить смеситель, к которому подсоединены труба с холодной водой и теплой водой из бака.

Сборка всей системы осуществляется следующим образом.

Соединяются все элементы коллектора: в короб укладывается слой утеплителя, затем листы абсорбера и трубы радиатора.

Последний этап – остекление и герметизация швов.

Оптимальный угол наклона конструкции по отношению к Солнцу – 10-30°.

На крыше дома или специальном каркасе-стойке закрепляется водосборник водонагревателя с подведенными к нему трубами для лучшего нагрева от солнечной энергии.

Обе части конструкции соединяются, обеспечивается поступление холодной воды в солнечный коллектор.

Все резьбовые соединения обрабатываются герметиком.

Примерные цены на элементы конструкции солнечного водонагревателя:

1. 3 тюбика силиконового герметика – 150 рублей.
2. Лист оцинковки для абсорбера – 300 рублей.
3. Утеплитель – от 150 рублей в зависимости от вида.
4. Трубы медные – от 100 рублей, змеевик от холодильника – бесплатно.

Таким образом, потратив день-два на изготовление конструкции, а также небольшую сумму на покупку материалов, можно изготовить солнечный водонагреватель для дома на даче, которому позавидуют многие соседи.

Использование солнечного водонагревателя, сделанного своими руками, на даче

Солнечные коллекторы для нагрева воды стали популярными относительно недавно и за это время зарекомендовали себя как проверенные прогрессивные устройства, используемые в быту. Рациональный подход к их выбору и обустройству – основа успешной эксплуатации изделий.

Солнечные коллекторы для нагрева воды – перспективная разновидность , поэтому в современных реалиях внедрение подобного решения является оптимальным выходом из любой ситуации. В доступности этого вида оборудованной техники нуждаются многие современные семьи – владельцы частного жилья , собственники предприятий, потому что приобретение системы станет качественно выгодным и оптимальным капитальным вложением на перспективу.

Особенности современных систем для водного нагрева

Накопительные устройства в рамках применяемых техник являются наиболее популярными. Их ключевые особенности состоят в присутствии специального бака в области возвышения, то есть на площади определенной постройки. В него поступает водный ресурс, а затем на протяжении дневного периода осуществляется его прогрев до определенного температурного показателя в +40 °С, после чего есть смысл использования жидкости для создания бытовых дел.

Вода, которая успела разогреться, подается в область места назначения посредством самостоятельного течения за счет высотного перепада, образованного естественным образом. Накопительная технология традиционно используется в случае , а если эта система подвергнется доработке, есть все шансы на ее эксплуатацию в летней душевой. Солнечные устройства-коллекторы функционируют по такой схеме, что при нагреве изменяется плотность, в итоге жидкость поднимается вверх и выталкивает холодную воду. Применив этот принцип, можно избавиться от необходимости использования дополнительного обеспечения насосного типа.

Приобретение солнечного коллектора для нагрева воды может стать для вас наиболее оптимальным решением. Он имеет простую конструкцию, которая включает в себя целый набор элементов:

• Тепловой поглотитель. Традиционно данная составляющая окрашена в темный цвет, как и основание всей конструкции.
• Баковое устройство для хранения и функционирования теплоносителя без особых препятствий.
• Змеевики, способствующие естественной водной циркуляции в работе данной системы.
• Теплообменное устройство, выступающее в качестве основного элемента всей системы, применяющееся для передачи тепла всей рабочей жидкости.

Итак, в ходе нагревательного процесса жидкость поднимается по трубам и затем поступает в резервуар, откуда хозяева и добывают подогретую воду.

Модель	Характеристики	Дизайн
Плоский солнечный коллектор SELECT PK 2,7 40 388 руб. Купить	Тип стекла: Призматическое закаленное стекло термо Durasolar P+; Трубки абсорбера, шт: 10; Общая площадь, м 2: 2.7; Объем теплоносителя, л: 2; Материал рамы: Алюминий с покрытием; Материал абсорбера: Медь; Покрытие абсорбера: Селективное покрытие; Температура стагнации, °C: 200; Мах рабочее давление, бар: 6
Трубчатый вакуумный солнечный коллектор auroTHERM exclusiv VTK 1140 / 2 78 185 руб. Купить	Количество вакуумных трубок, шт: 12; Общая площадь, м 2: 2.3; Объем теплоносителя, л: 1.8; Материал трубки: Боросиликатное закаленное стекло; Мах рабочая температура, °С: 180; Мах рабочее давление, бар: 10
Вакуумный солнечный коллектор VTC 30 76 765 руб. Купить	Количество вакуумных трубок, шт: 30; Общая площадь, м 2: 4.55; Объем теплоносителя, л: 1.82; Материал трубки: Боросиликатное закаленное стекло; Мах рабочая температура, °С: 180; Мах рабочее давление, бар: 12
Коллектор солнечный Azuro Supreme 1,19x0,76 м 8 564 руб.	Солнечный коллектор Azuro Supreme от чешского производителя Mountfield для бассейна; Поверхность: 0.94 м 2 ; Рабочие характеристики: Объем бассейна - 15 м 3 ; Особенности: Две опорные ножки, простая установка, современный дизайн, экономичный и эффективный нагрев, подходит для всех видов каркасных и сборных бассейнов, более высокая производительность за счет парникового эффекта
Плоский солнечный коллектор Huch EnTEC FKFH-240-V Al/Cu 52 469 руб. Купить	Производитель: Huch EnTEC; Страна: Германия; Площадь, м 2: 2.2; Теплоизоляция: Минеральная вата; Рабочее давление, bar: 6; Каркас: Алюминиевый профиль; Задняя панель: Алюминиевый профиль; Стекло: Солнечное ESG; Температура стагнации, °С: 210; Ширина, мм: 2100; Высота, мм: 1200; Глубина, мм: 85; Вес, кг: 38
Коллектор солнечный Azuro Shelter 1,2х1х0,9 м 10 080 руб.	Система солнечного отопления (солнечная панель) Little House от Mountfield для бассейна; Поверхность: 1.84 м 2 ; Ширина: 100 см; Высота: 90 см; Длина: 120 см; Рабочие характеристики: Объем бассейна - 15 м 3
Коллектор солнечный Kokido Keops 12 878 руб.	Солнечный нагреватель Keops от производителя Kokido для бассейна; Объем бассейна: 10 м 3 ; Ширина: 57 см; Высота: 32 см; Длина: 57 см; Экономичный нагрев воды; Подходит для бассейнов объемом до 10000 л
Солнечный водонагреватель SAPUN CPS-100 31 500 руб. Купить	Номинальное рабочее давление: 3-6 bar; Максимальное рабочее давление: 7 bar; Номинальная температура: 45-70 °С; Максимальная температура: 90 °С; Материал корпуса: Окрашеная сталь
Солнечный коллектор водоснабжение всесeзонный 22 980 руб. Купить	Мощность: 1,5 кВт при температуре 20 °С и интенсивности излучения 900 Вт/м 2 ; Габариты: 1093х2008х76,7 мм; Площадь поглощения: 2,06 м 2 ; Вес AL: 32 кг; Объём каналов: 1,4 литра; Соединительные патрубки: 4 шт. винт/гайка G 3/4 с плоскими прокладками; Прозрачная изоляция: стекло закаленное 3,2 мм с антибликовым покрытием; Алюминиевый абсорбер
Солнечный коллектор Vaillant aurostep/4 2.250 HT 287 000 руб. Купить	Страна производства: Словакия; Максимальное рабочее давление: 1 бар; Площадь: 1.6 м 2 ; Объем коллектора: 150 л; Температура стагнации: 60 °C; Ширина: 608 мм; Высота: 1084 мм; Глубина: 774 мм

Разновидности коллекторных устройств

В зависимости от конструктивной разновидности изделия делятся на несколько видов:

• Плоские – в качестве поглотителя энергии солнца выступает алюминиевая пластина или медный элемент, поскольку данные материалы – оптимальные тепловые проводники. Пластинный компонент в обязательном порядке подлежит обработке специальным покрытием, которое обеспечивает тепловое поглощение. Крепление данного типа моделей может осуществляться в удобном месте, то есть на , в области , стены. Это универсальные модели, которые используются и для , и для водного нагрева.

• Вакуумные модельные элементы подразумевают в качестве основного компонента применение трубной системы – змеевика. Получается, что в верхней части происходит соединение нескольких отдельных трубчатых частей, в ходе чего формируется отдельная панель. Работает это устройство по принципу термоса. Этот модельный ряд оснащен прямоточным механизмом, по которому осуществляется циркуляция, а также изделиями с трубами тепловой разновидности.

Наиболее распространенные модели всесезонных солнечных коллекторов с вакуумными трубками:

Солнечный коллектор для нагрева воды можно сделать своими руками, и это решение позволит сэкономить деньги, но отнимет определенное количество времени.

Преимущества и недостатки подобного вида изделий

Вакуумные модели

Этот ряд оснащен определенным количеством преимуществ, на которые стоит обязательно обратить внимание:

В климатической области умеренного типа данная вариация превратится в оптимальное решение. Также стоит обратить внимание на несколько отрицательных моментов представителя данного модельного ряда:

Стоит ли отдавать предпочтение в пользу этого элемента – каждый потребитель принимает решение самостоятельно.

В этой публикации представлены результаты объемных исследований блогера Сергея Юрко. Показаны 3 солнечных коллектора, изготовленные мастером своими руками и наиболее эффективный из них – так называемый 3 пленочный коллектор, он нагревает воду до 60 градусов. Есть более простой 2 пленочный, и он способен доводить воду до 55 градусов. Самый простой и самый дешевый 1 пленочный, но он обеспечивает прогрев только до 35 или 40 градусов.

Стоимость одного квадратного метра этих примитивных коллекторов примерно в тысячу раз дешевле заводских аналогов, и поэтому возникает вопрос: а что же такого хорошего в фирменных коллекторах, что они стоят в тысячу раз дороже примитивных, которые может изготовить своими руками любой человек за несколько часов, потратив мизерные деньги.

Будем сравнивать простые коллекторы с дорогими заводскими моделями по эффективности, экономической целесообразности и другим характеристикам. И далеко не всегда это сопоставление в пользу заводских устройств. Ролик на тему: сделаем простейшие солнечные коллекторы и посмотрим, на что они способны. А также выясним, при каких случаях имеет смысл отказаться от дешёвого солнечного тепла с этих примитивных конструкций, чтобы заплатив сотни или тысячи раз дороже, получить такой же эффект от более дорогих устройств.

Личный интерес автора ролика к теме основан на предположении, что заводские солнечные коллекторы являются эволюционным тупиком солнечной тепловой энергетики, поскольку, например, солнечные батареи за последние несколько десятилетий подешевели больше чем в сто раз и график показывает процесс снижения цен.

Возникает мысль, что эволюция солнечных коллекторов пошла не по тому пути и поэтому имеет смысл вернуться к самым простым технологиям.

Черная пленка является единственной, из чего состоит 1-пленочный примитивный коллектор, то есть на пленку наливается вода и очевидно, что во время солнца это вода нагреется. Её можно купить на базаре в любом городе. Мастер приобрел три квадратных метра за 15 гривен. Стоимость коллектора выходит 15 евро цент за квадратный метр.

Но имеет смысл добавить еще одну – прозрачную пленку, которая покроет поверхность нагреваемой воды. Температура нагрева радикально увеличивается, поскольку вторая пленка останавливает испарение воды. Её продают на любом базаре для теплиц и из-за этого второго слоя стоимость коллектора увеличивается до 35 евро центов за квадратный метр.

Но есть еще и 3 пленочный вариант и дополнительная пленка тоже является прозрачной, она увеличит стоимость коллектора до 55 евро центов за квадратный метр.


Функция 3 пленки, как и у стекла заводского плоского коллектора, то есть между стеклом и черным абсорбером формируется слой воздуха толщиной несколько сантиметров, воздух является теплоизолятором.

Сколько пленок нужно для хорошего нагрева воды?

Экспериментальные измерения дали неожиданные результаты, поскольку оказалось что в нашем случае результат применения третьей пленки не является таким эффективным, как в случае заводского плоского коллектора – температура нагрева воды увеличивается, но всего лишь на несколько градусов. Причем наша тройка коллекторов может иметь разные конструкции. К примеру 2 пленочная – прозрачная полиэтиленовая пленка, продается на базарах в виде рукава. Вода заливается внутрь рукава, а роль нижней черной пленки выполняют черная поверхность крыши многоэтажки.

Эксперимент в августе с нагревом воды при температуре воздуха в тени 35 градусов показал, что пленочный коллектор на хорошей теплоизоляции нагрел воду до 63 градусов и в тот же самый момент другой коллектор нагрел воду до 57 градусов, хотя под ним теплоизоляции нет и его первая пленка лежит прямо на земле.

Дополнительные функции кустарного садового коллектора

Также интересно обратить внимание, что однопленочный коллектор во время дождя выполняет функцию сбора дождевой воды что для некоторых домов и местности может оказаться актуальным. кроме этого, 1 пленочные и 2 пленочные коллекторе ночью могут выполнять функцию градирни, то есть они отбирают тепло из воды, используемой для систем охлаждения. Можно использовать в режиме, когда днем через них циркулирует вода, которую нужно нагревать. а ночью коллектор охлаждает воду баков. днем вода из них используется для отбора тепла. в результате чего она нагревается. и поэтому следующей ночью ее нужно опять охлаждать коллекторами.

Интересно заметить, что высота воды в коллекторах может превышать несколько сантиметров. они являются одновременно и солнечным коллекторам и баком для горячей воды. То есть они работают как хорошо известная черная бочка на летнем душе.

Но очевидно, что после исчезновения солнца вода в коллекторе охлаждается. Для этого случая может оказаться интересным коллектор с тремя слоями пленки, вода в котором охлаждается медленно.

На фото. Стоимость заводских тепловых коллекторов в тысячу раз дороже представленных самодельных.

Статистика по измерениям эффективности самодельных и заводских солнечных нагревателей

1 августа проводил эксперимент по измерению производительности 2 пленочного коллектора. На протяжении солнечного дня измерял температуру воды и заносил в таблицу.

В следующий таблице интерпретация полученных результатов, в столбце количество теплоты, которую реально производил коллектор.


Описано в примечании фото, как рассчитывалось по результатам измерений температуры. В другом столбце количество солнечной радиации, которая попала на солнечный коллектор. причем важно заметить, что она зависит от угла солнца над горизонтом, точнее от синуса этого угла.

Интересно, что в данный временной промежуток производство тепла коллектором было больше, чем количество солнечной радиации. но никакого парадокса нет, если обратить внимание на разницу температур. В это время температура воздуха была больше, чем воды в коллекторе, и поэтому она нагревалась не только из-за поглощения солнечной радиации, но и вследствие нагрева от более теплого воздуха. но в другие временные промежутки вода была уже теплее воздуха. причем, чем больше разница температур, тем больше тепловые утечки из воды в окружающий воздух. тем меньше полезного тепла производят коллектор. Можно прийти к выводу, что как только температура воды достигнет примерно 60 градусов, она прекратит нагреваться, поскольку упомянутые тепловые утечки сравняются с поступлением энергии Солнца в коллектор.

В правом крайнем столбце таблицы зафиксирована измеренная мощность нагрева коллектора на единицу площади, ее можно сравнить с столбцом с мощностью нагрева одного квадратного метра заводского коллектора в тех же условиях. Описано, как вычислял мощности. Один квадратный метр заводской модели имеет преимущество над такой же площадью самодельного только при работе на высоких температурах воды. а если нужно греть воду с температурой выше 60-70 градусов, то кустарный коллектор не сможет работать вообще. в то же время 1 квадратный метр самодельного теплообменника произведет тепла заметно больше, чем один квадратный метр фабричного, когда температура воды меньше температуры окружающего воздуха.

Результаты объясняются энергетическими характеристиками 2 пленочного коллектора.

А это оценка характеристик других типа примитивных нагревателей.

Приблизительные характеристики заводских плоских коллекторов, представленных в паспорте.

В интернете можно найти такие характеристики практически для любой марки. По таблице видно, что фирменный обменник тепла имеет преимущество по этому коэффициенту, благодаря чему он способен работать на высоких температурах. но с другой стороны самопальный коллектор работает намного лучше заводского в случае, если нужно подогреть воду с температурой ниже воздуха. Например, если нужно нагревать 10 градусную воду подземной скважины во время 30-градусной жары. дело в том, что коэффициент корректнее называть не тепловыми потерями, а коэффициентом теплообмена. Поскольку если вода в коллекторе холоднее воздуха, то в коллекторе нет тепловых потерь, а наоборот, из более теплого воздуха в него поступает дополнительное тепло. Данный коэффициент интерпретируется так, что если разница температур между водой и воздухом увеличивается на 1 градус, то обмен тепла через каждый квадратный метр коллектора увеличивается на 20 ватт.

Эта характеристика (оптический КПД) показывает кпд преобразования солнечной радиации в полезное тепло в условиях, когда температура теплоносителя в коллекторе равна температуре окружающего среды. В примечании описано, почему у простейших коллекторов этот показатель немного лучше, чем у заводских. Но это указан кпд нового чистого коллектора, а примитивные очень чувствительны к грязи. Текст ниже описывает, как много грязи накапливается в них течение эксплуатации.

Грязь и пузырьки в простых самодельных коллекторах

* В воду 1-пленочного коллектора извне приходит очень много разнообразной грязи. В 2-х и 3-пленочных устройствах эта проблема выражается в пылевом налете на верхней пленке, и после высыхания воды дождя или росы эта грязь группируется в непрозрачные пятна, которые могут очень заметно уменьшить КПД коллектора. Но с другой стороны, есть несколько несложных способов удалять эту грязь после дождя.
* Из воды тоже выпадает много грязи в виде мелких хлопьев на поверхности воды или крупных хлопьев на дне. Эти выпадения усиливаются из-за нагрева воды.
* Также накапливается «белый налет» (на верху 1-й и низу 2-й пленки), который заметно снижает КПД. Он прикрепляется к пленкам очень прочно, т.е. потоком воды не удаляется (и щеткой он оттирается с большим трудом и не полностью). Возможно, это выпадение солей из нагретой воды, возможно, это последствия разложения полиэтиленовых пленок.
* Часть грязи в коллекторе может быть объяснена продуктами разложения полиэтилена вследствие УФ-радиации и высокой температуры. Обычно полиэтилен разлагается на перекись водорода, альдегиды и кетоны. В основном, это газы или жидкости, хорошо растворимые в воде. т.е. в осадок они вроде бы не должны выпадать.
* КПД коллектора также снижается из-за большого количества газовых пузырьков (диаметром до нескольких миллиметров на верху 1-й и низу 2-й пленки), которые выделяются при нагреве воды (При нагреве уменьшается растворимость газов в воде). Интересно, что при расположении коллектора на земле на его 1-й пленке пузырьков практически нет (но они есть на низу 2-й)
* Под 2-й пленкой могут образовываться большие пузыри, а также воздух в складках. Эти участки быстро запотевают, и это уменьшает КПД.
* На краях коллектора 2-я пленка может не прилегать к воде: на таких участках низ запотевает и поэтому плохо пропускает солнечную радиацию.
* В 3-пленочных коллекторах могут быть запотевания низа 3-й пленки. Это случается при неправильной установке 2-й пленки (из-за чего пар из коллектора может проникать под 3-ю пленку) или из-за её повреждений. В таких случаях нужно устанавливать 3-ю пленку так, чтобы ветер слегка вентилировал пространство между нею и 3 слоем.

Загрязнение воды коллекторов из-за разложения полиэтиленовых пленок

Это разложение будет из-за одновременного воздействия кислорода воздуха, ультрафиолетовой солнечной радиации и температуры 50-60 град. Полиэтилен разлагается на альдегиды, кетоны, перекись водорода и др.
При нагреве в коллекторе каждого 1 куб. м воды его полиэтиленовые пленки будут выделять порядка 1 г продуктов разложения (На 1 кв. м коллектора приходится около 100 г 1-й и 2-й пленок, и за время своей службы они выделят, по очень приблизительным оценкам, около 10 г «продуктов разложения» и нагреют порядка 10 куб. м воды). Но непонятно, сколько из этих 1 мг/ литр перейдет в воду, а сколько улетит в атмосферу, выпадет в осадок на дне коллектора и бака горячей воды, перейдет в тот «белый налет» (о котором я говорил в предыдущем тексте), не выйдет за пределы массы полиэтилена
Кроме того, непонятно благоприятное влияние на очистку воды вследствие ее пребывания и нагрева в коллекторе (а там из нее выпадает очень много осадка), а также вследствие пребывания в баке горячей воды. Таким образом, по приблизительным оценкам, в воду поступит 0,1-0.5 мг / литр продуктов разложения полиэтилена, которые распределятся между десятками хим. веществ с концентрациями по 0.001-0,1 мг на литр нагреваемой воды. Поскольку это недалеко от ПДК вредных веществ, консультация с СЭС лишней не будет. Например, согласно стандарту ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»:
– Есть ограничения по 13 шт. альдегидов – ПДК от 0,003 мг / литр до 1 мг / литр, например, ПДК формальдегида – 0.05 мг / литр, а самые жесткие требования к бензальдегиду – 0.003 мг / литр
– ПДК перекиси водорода – 0,1 мг / литр
– По 3 шт. экзотических кетонов тоже есть ограничения с ПДК 0,1-1,0 мг / литр

Выводы:

1) Если вода «застоялась» коллекторах, то концентрация «продуктов разложения» в ней будет в разы или десятки раз больше. Возможно, такую воду лучше выбрасывать.
2) Желательно использовать более тонкие пленки (они будут давать меньше «продуктов разложения»).
3) Пленки желательно как можно стабилизированные. Например, тепличная предпочтительнее обычной (не подкрашенной) полиэтиленовой, она стабилизируется против воздействия УФ-радиации. Другой пример: полиэтилен высокой плотности медленнее разлагается из-за высокой температуры, чем низкой плотности.
4) Отношение площади коллекторов к потребности объекта (в горячей воде) желательно как можно меньше. Т.е., например, при суточной потребности 10 куб. м горячей воды, станция с 50 кв.м. коллекторов дает загрязнение (концентрация вредных веществ) воды в десятки раз меньше, чем станция с 500 кв.м. коллекторов, в том числе и из-за более низкой температуры нагрева воды коллекторами, что уменьшает скорость разложения полиэтилена.
5) Если 2-я пленка коллекторов будет черная (а не прозрачная), то загрязнение воды должно быть в разы меньше (поскольку УФ-излучение проникает только в верхний слой 2-й пленки).
6) Можно подумать над таким вариантом работы солнечной станции, когда коллекторы нагревают
техническую воду, которая затем передает свое тепло через теплообменник чистой воде ГВС.

Какую лучше применять пленку для сбора солнечного тепла – черную или прозрачную?

Оптический кпд заметно уменьшается из-за воздушных пузырьков и запотевания второго слоя пленки коллектора. это к тому, что кпд реально эксплуатируемого устройства по всему сроку эксплуатации окажется на несколько десятков процентов меньше. Поэтому не имеет смысла стремиться к дорогим пленкам с большой долговечностью, поскольку за несколько месяцев эксплуатации на них накопится столько грязи, что пленки захочется заменить. Из-за таких проблем с разнообразной грязью склоняемся к тому, что 2 пленка должна быть все таки непрозрачной, а черной.

У этого коллектора черная пленка и нет радикального уменьшения кпд из-за грязи. Но у него есть проблема – солнце нагревает только тонкий верхний слой воды. Тем не менее существует несколько вариантов решения проблемы, которые будут получены после исследований.

Важно иметь ввиду что ветер увеличивает коэффициент теплопотерь примитивных коллекторов, а в случае однопленочного это влияние ветра может быть радикальным, так как увеличиваются потери тепла из коллектора вследствие испарения воды и может дойти до того, что даже в идеально солнечный день, но при сильном ветре и низкой влажности 1-пленочный сможет нагреть воду только на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Кроме этого коэффициент к1 нужно увеличить на несколько десятков процентов, если под коллектором нет теплоизоляции и он лежит непосредственно на земле, на поверхности крыши и тому подобное.

Во 2 серии этого фильма сравниваются примитивные и заводские коллекторы по темам работы зимой, простоте подключения, экономической целесообразности, областям применения на практике.

Вторая часть (о работе зимой)

3, 4 серии (техобслуживание)

– Эксперимент с заливкой воды в рукав полиэтиленовой пленки:

Владельцы частных домов часто стремятся сделать свое жилье не только более практичным и эффективным, но и менее затратным в обслуживании. Относительно недавно широко стали использоваться солнечные коллекторы, которые позволяют организовать горячее водоснабжение и даже отопление коттеджа с минимальными затратами. Приобретать готовые установки выходит достаточно дорого, а в то же время сделать своими руками солнечный коллектор не так сложно. В этой статье мы предлагаем несколько способов решения этой задачи.

По своей сути, это климатическое оборудование, которое используется для производства горячей воды с ее последующим использованием в водопроводе и отопительной системе. Принцип функционирования такой системы заключается в изменении плотности воды во время ее нагревания, за счет чего происходит выталкивание горячей жидкости наверх.

Главное отличие таких систем заключается в том, что используются для нагрева природные ресурсы, в частности, солнечная энергия, которая абсолютно бесплатна. А правильно сконструированный солнечный коллектор позволяет извлекать эту энергию даже в морозный день или при пасмурной погоде. Поэтому применение такого устройства возможно не только летом, но даже осенью и зимой.

Устройство солнечного коллектора

Конструкция полной системы солнечного коллектора обязательно включает несколько основных элементов — это:

Насколько выгодно иметь солнечный коллектор?

Применение солнечного коллектора, конечно, даст определенные преимущества — это:

Какие бывают солнечные коллекторы?

Классификация видов солнечных коллекторов осуществляется по нескольким принципам. Первый из них — это производительность. Определяющим критерием служит температура, которая может достигаться пластинами, извлекающими энергии.

По этому принципу различают солнечные коллекторы:

В зависимости от формы и функциональных возможностей, различают следующие варианты конструкционных решений:

По типу теплоносителя различают такие приборы:

Как сделать солнечный коллектор своими руками?

Сделать солнечный коллектор для отопления или для горячего водоснабжения не так сложно, как вы могли себе предположить. Ниже изложено несколько вариантов — и наиболее простых конструкций, и более сложных, но эффективных. Какую из них выбрать, определите самостоятельно, исходя из личных требований, наличия того или иного материала и профессиональных строительных навыков.

Важно! Примеры приведены в порядке по степени сложности сборки и затрат на расходные материалы.

Способ 1. Коллектор из шланга

Вы, наверное, не раз, при обработке собственного участка в летнее время замечали, что если поливать клумбу из шланга, который долго пролежал на солнце, из него будет течь довольно теплая вода. На основе этого наблюдения и была разработана следующая конструкция.

Важно! Такой прибор легко и быстро монтируется. Прекрасный вариант для дачи, где нет необходимости большого потребления горячей воды. Из одного шланга длиной в 100 м и сечением в 20 мм можно получить около 20-30 литров готовой горячей воды. Если же возникнет потребность в большем объеме, придется использовать не только накопительный бак, но и циркуляционный насос для создания принудительной циркуляции воды либо же сделать несколько коллекторов из шланга.

Инструкция сборки:

Если уклон кровли достаточно резкий, сделайте дополнительные действия:

Способ 2. Коллектор из оконной рамы

Сегодня деревянные окна используются несколько меньше, но, тем не менее, многие сохранили старые рамы при замене их на пластиковые или новые из древесины. Эта часть окна в самый раз пригодится для конструирования солнечного коллектора, так как рама — это готовый короб для природной батареи.

Инструкция сборки:

Способ 3. Коллектор из пластиковых бутылок

Еще один достаточно простой вариант конструкции, себестоимость которого невысокая. Главное его преимущество заключается в том, что даже во время восхода и заката солнца происходит извлечение энергии, причем лучи проникают практически под углом в 90 градусов внутрь бутылок.

Набор материалов для такого солнечного коллектора отличается доступностью:

Инструкция сборки:

Способ 4. Коллектор из старого холодильника

Старый холодильник, вышедший из строя, также может пригодиться. Из него используется для солнечного коллектора конденсатор, который и сократит время на сборку теплообменника. Единственный нюанс в том, что, так как в нем до сих пор циркулировал фреон и масло, желательно использовать такую воду исключительно для технических нужд, но не как питьевую.

Важно! Кроме конденсатора из холодильника в этой системе также можно использовать радиатор автомобиля. В этом случае эффективность работы устройства будет выше.