Воздушный солнечный коллектор своими руками - простая конструкция устройства

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

По своему устройству солнечный коллектор противоположен радиатору системы отопления. Если стенки радиатора нагреваются от теплоносителя, то в коллекторе, наоборот, теплоноситель нагревается от стенок.

Сами же стенки, в свою очередь, нагреваются за счет поглощения солнечного тепла (их окрашивают в черный цвет), в силу чего эту часть коллектора обычно называют абсорбером.

Гелиосистема в автономной системе отопления

Материал абсорбера должен обладать высокой теплопроводностью, поэтому в домашних условиях его следует делать из меди или алюминия. В коллекторах заводского изготовления абсорбер выполняют из особых сплавов, для которых характерна не только высокая теплопроводность, но и малая интенсивность инфракрасного излучения.

Площадь контакта теплоносителя с абсорбером по понятным причинам целесообразно делать как можно большей, поэтому последний обычно оснащают ребрами или аналогичными конструктивными элементами.

Альтернативное отопление используется довольно редко, и у многих возникает вопрос – эффективен ли солнечный коллектор зимой. Виды и целесообразность его использования.

Советы по изготовлению солнечного коллектора своими руками представлены тут.

Солнечный водонагреватель своими руками имеет смысл изготовить хотя бы потому, что энергия, полученная от его работы, будет абсолютно бесплатной. В этой теме вы найдете инструкцию по изготовлению такого агрегата.

Изготовление прибора из водосточных труб

Такой прибор уж точно лучше сделать на всю стену. Осенью и весной он поможет вам существенно сэкономить на отоплении. Материалы подбирайте, учитывая габариты будущей конструкции.

Что потребуется в работе

Доска толщиной 3,5–4 см.
Хомуты для крепления.
Минвата для утепления.
Влагоустойчивая фанера толщиной не более 1 см (на заднюю стенку).
Лист алюминия небольшой толщины.
Алюминиевые водосточные трубы (желательно с прямоугольным сечением – так будет удобнее).
Пенополистирол – с его помощью вы изолируете торцевые поверхности.

Технология изготовления

Для создания коллектора выполните следующие процедуры.

Первый этап. Сначала сделайте небольшой деревянный короб в виде открытого ящика. Его глубина должна быть чуть больше высоты водопроводных труб.

Сначала сделайте небольшой деревянный короб в виде открытого ящика

Второй этап. Надежно изолируйте заднюю и торцевые стенки. Поверх минеральной ваты уложите алюминиевый лист, к которому, в свою очередь, хомутами прикрепите трубы.

Обратите внимание! Для улучшения циркуляции воздуха с одной стороны короба трубы должны отступать приблизительно на 15 см от торца. По краям трубы фиксируйте деревянной перегородкой, где предварительно проделайте крепежные отверстия в соответствующих местах. По краям трубы фиксируйте деревянной перегородкой, где предварительно проделайте крепежные отверстия в соответствующих местах

По краям трубы фиксируйте деревянной перегородкой, где предварительно проделайте крепежные отверстия в соответствующих местах.

Третий этап. Ввиду того что входное и выходное отверстия будут находиться с одной стороны конструкции, проделайте на противоположной стороне несколько деревянных перегородок для того, чтобы разделять потоки воздуха.

Четвертый этап. После монтажа окрасьте коллектор в черный цвет. Для передней панели отлично подойдет сотовый поликарбонат.

Помните: воздушный коллектор в собранном виде весит достаточно много. поэтому для монтажа вам понадобится несколько помощников. При установке используйте прочные и устойчивые опоры.

Затем подключите коллектор к вентиляции здания посредством утепленных воздуховодов. Также позаботьтесь о канальном вентиляторе, который будет нагнетать воздух в помещение.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Основные пути развития современных альтернативных источников

Солнечная энергетика в мировых масштабах движется другим путем, который почти полностью противоположен идее минимальных затрат на производство

Несомненно, ученые берут во внимание фактор стоимости панелей, но основное направление работ ведется в области увеличения производительности.Именно поэтому солнечные батареи постоянно получают все новые и новые материалы для своих элементов. К примеру, самый прогрессивный на сегодняшний день солнечный элемент, изготавливается из арсенида галлия

Этот кристалл почти в пять раз дороже кремния, из которого производят привычные солнечные батареи.

С другой стороны, производительность панели с применением арсенида галлия значительно выше, что и делает подобные материалы привлекательнее с экономической точки зрения.Производные от галлия и кремний, можно представить как соотношение начальных электронно-вычислительных технологий и современных компьютеров с мощнейшими комплектующими. Благодаря свойствам галлия и его увеличенной мощности, батареи из этого материала занимают значительно меньше места и вырабатывают электроэнергию даже в пасмурный день, чего не хватало обычным панелям.

Технологии будущего

Помимо усовершенствования природных свойств арсенида галлия, не останавливаются работы по разработке абсолютно новых световых панелей. Одной из таких разработок стали солнечные батареи из нанотрубок. Идея использования нанотрубок в качестве накопителя солнечного света появилась совсем недавно. Уникальная способность изобретения в том, что оно дает возможность законсервировать солнечные лучи.Накопившаяся внутри нанотрубок солнечная энергия может храниться сколь угодно долго без потерь. В тот момент, когда потребуется активировать устройство, достаточно добавить своего рода катализатор и конструкция из нанотрубок начнет выдавать энергию в виде тепла. Плюс применения нанотрубок в том, что вся конструкция не требует наличия аккумуляторов для хранения избытка энергии.

Устройство сочетает в себе все необходимые функции, что экономит не только деньги, но и полезное пространство дома. Открытия новых горизонтов в солнечной энергетике делают человечество менее зависимым от привычных источников энергии, которые не только истощают нашу планету, но и загрязняют окружающий мир

Именно поэтому неважно из чего состоит автономная батарея из галлия или пивных банок и краски, главное, что эти изобретения помогают совершенствовать альтернативную энергию

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Гелиосистема в автономной системе отопления

Советы по изготовлению солнечного коллектора своими руками представлены тут.

Гелиоустановки для систем горячего водоснабжения и отопления

Большое распространение и популярность приобрели именно солнечные коллекторы, которые применяются в качестве устройства для нагрева какой-либо жидкости (чаще всего, воды) с целью ее использования в системах горячего водоснабжения или отопления.

Другой вид оборудования для преобразования энергии солнца – батареи, которые принципиально отличаются от коллекторов тем, что сначала вырабатывают и аккумулируют электрическую энергию, а в дальнейшем ее можно использовать для хозяйственных нужд.

Но данный вид получения и переработки солнечной энергии требует приобретения дорогостоящего оборудования, главными конструктивными единицами которого являются фотоэлементы, что не всегда оправданно, особенно в регионах с небольшим количеством солнечных дней в году.

В отличие от них, солнечные коллекторы для нагрева воды или отопления дома имеют быструю окупаемость, особенно если изготовить их самостоятельно, так как в этом случае расходы составят лишь стоимость материалов, в число которых дорогие фотоэлементы не входят.

Использование солнечных коллекторов имеет очевидные преимущества:

снижение затрат на отопление и подогрев воды для системы горячего водоснабжения;
экологичность данного вида энергии.

Чаще всего использование коллекторов оправданно для использования в системах отопления небольших коттеджей или организации горячего водоснабжения в летний период в загородном доме или на даче. Оправдан солнечный коллектор для бассейна в качестве устройства для подогрева воды.

Объясняется это относительно невысоким КПД таких установок, который может значительно уменьшаться в пасмурные дни.

Поэтому для оптимизации расходов на отопление частного дома лучше всего использовать коллекторы совместно с традиционным оборудованием, которое изначально может быть рассчитано для этого, либо имеет возможности для переоборудования или согласования параллельного функционирования двух систем теплоснабжения.

Также стоит отметить, что, кроме регулярного обслуживания и очистки поверхности коллекторов от грязи и мусора, некоторые из них не предназначены для работы при низких температурах, поэтому перед началом зимы их нужно законсервировать, предварительно слив из системы теплоноситель.

Основные разновидности солнечных коллекторов

Солнечный коллектор представляет собой устройство, главной функцией которого является превращение поглощенной солнечной энергии в тепловую с целью ее дальнейшего использования для нагрева теплоносителя в системах отопления, в том числе и в «теплых полах» и ГВС дома.

КПД коллектора напрямую зависит от двух факторов: типа устройства и его площади, поэтому нередко для его монтажа выбирается крыша здания.

Солнечные коллекторы условно можно классифицировать, используя разные критерии. Прежде всего, они делятся по типу теплоносителя на:

водяные (жидкостные);
воздушные.

По уровню предельных температур коллекторы бывают:

низкотемпературными – предел до 50°C, средний показатель 35-45 °C;
среднетемпературными до 80°C;
высокотемпературными – более 80°C.

Последние чаще всего являются промышленными образцами, сделать их своими руками не представляется возможным.

Конструктивно солнечные нагреватели воды могут быть:

плоскими, которые могут быть как воздушными, так и жидкостными;
вакуумными, использующими в качестве теплоносителя воду или иной вид жидкости;
трубчатыми – бывают и жидкостными, и воздушными;
термосифонными, или так называемыми накопительными интегрированными коллекторами, главным отличием которых является способность не только нагревания жидкости, но и поддержания ее температуры определенное время.

Последний вариант является самым простым как по устройству, так и по сложности изготовления и представляет собой несколько теплоизолированных емкостей с водой, а нагрев жидкости происходит через стеклянные крышки баков.

Данный тип коллекторов можно считать и самым простым в обслуживании, так как для того, чтобы он работал, необходимо лишь периодически очищать крышку емкости, но использовать его в холодное время года невозможно.

Плоские воздушные коллекторы тоже довольно просты и имеют вид специальной панели в виде герметичной коробки с теплоприемником с подключенными воздуховодами, по которым движется и нагревается воздух.

Для повышения эффективности их работы требуется увеличение их площади, например, за счет использования нескольких панелей в одной системе, а также использование вентилятора.

Чем отличается воздушный коллектор

Вполне очевидно, что главным отличием коллектора является используемый им в работе теплоноситель – в данном случае обыкновенный атмосферный воздух. В принципе, такое устройство выполняется сегодня в двух вариантах:

в виде плоской перфорированной или гофрированной панели ;
в виде системы металлических труб. хорошо проводящих тепло.

Воздух здесь подогревается при контакте с металлом, а ребра на поверхности панели при этом лишь увеличивают теплоотдачу. Всю конструкцию желательно установить на южной стене здания, а также качественно теплоизолировать. Характерно то, что циркуляция теплоносителя бывает естественной и принудительной (с использованием вентиляторов).

Воздушные коллекторы могут работать при значительно меньшей температуре, чем жидкостные. К примеру, в обычной гелиосистеме оптимальная температура для работы коллектора – 50°С и выше, в то время как воздушным хватит и 25°С. Это позитивно сказывается на эффективности описываемых нами устройств, ведь чем ниже температура, тем меньшие теплопотери.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

Особенности солнечного коллектора

Современные аппараты используются как дополнительное оборудование для отопления, которое перерабатывает солнечный свет в топливо для помещения. Но оно гарантирует хозяевам качественный обогрев воды и отопление лишь для жителей южных территорий, где большую часть года тепло. И это только в том в случае, если коллекторы имеют довольно большие размеры и поставлены на незатемненных дворах. Вне зависимости от видов агрегаты работают по одному общему принципу.

Каждая гелиосистема — это система контуров с поочередным месторасположением приборов, вырабатывающих тепло и передающих его в помещение. Ведущими рабочими органами считаются солнечные батареи на фотоэлементах.

Солнечные коллекторы лишь помогают в выработке дополнительного тепла. Всецело переводить отопление дома на такой вид небезопасно по причине невозможности предугадать точный прогноз и количество дней с безоблачной погодой.

Коллекторы представлены как система труб, объединенных поочередно с выходной и входной магистралями или же имеющих вид змеи. По соединениям протекает вода (если устройство работает от воды), смешанная с антифризом. Циркуляцию обеспечивают физические особенности жидкости: испарительные процессы, изменение давления и прочие.

Сбор и обработка энергии солнца выполняется с помощью абсорберов. Это или сплошная пластина из железа с матовой внешней поверхностью, или система нескольких пластинок, которые соединены с трубами.

Для конструирования верхней части корпуса и крышки применяются расходники со способностью принимать лучи. Довольно популярными материалами профессионалы называют оргстекло, аналогичные полимеры, жаропрочное стекло.

Стоит отметить, что полимеры недостаточно стойко выдерживают воздействие ультрафиолета. Что касается пластика, то он способен деформироваться от повышенной температуры, а это нередко приводит к разгерметизации аппарата. Вследствие этого внедрение аналогичных расходников для оборудования корпуса коллектора следует исключить.

Воду как теплоноситель хозяева могут использовать лишь только в системах, специализированных для подачи дополнительного тепла в осень и весну. В том случае, если владелец собирается использовать систему на протяжении всего года, то в самую первую осень следует долить до воды необходимое количество антифриза.

Если солнечный коллектор планируется для подогрева маленького строения, не зависимого от централизованной системы отопления жилого дома, то следует построить самую примитивную конструкцию с одним контуром и прибором для нагрева в начале магистрали. Схема настолько проста, что ее не нужно обеспечивать насосами. Но максимально ее использовать можно только в летний период.

При подключении коллектора в двухконтурную конструкцию все обстоит гораздо труднее, но и количество подходящих для использования дней значительно увеличено. Устройство начинает работать сразу же с одного контура. Основная нагрузка приходится на ведущую магистраль, которая работает от электричества или топлива.

Независимо от производителей энергии и числа ясных дней, любой солнечный аппарат пользуется большим спросом среди владельцев частных домов и дач. Они очень популярны среди людей, которые заботятся о природе и стараются окружать себя экологически чистыми предметами, без загрязнений и вредных выбросов.