Солнечный водонагреватель своими руками. Как сделать солнечный водонагреватель своими руками Как сделать солнечный обогрев воды

Использовать солнце для собственных нужд люди научились очень давно. Сегодня это обрело более цивилизованный вид, ведь появился , с помощью которого солнечная энергия превращается в тепловую. Это устройство не очень сложное, поэтому много кто может позволить создать самодельный солнечный коллектор. Но это требует определенных знаний об этом устройстве.

Виды коллекторов

Для того чтобы сделать солнечный коллектор своими руками, нужно знать, каких они бывают видов и как они действуют.

. Этот вид устройства больше других уменьшает теплопотери. Это возможно за счет вакуума, который находится между телом нагрева и оболочкой агрегата. Система состоит из стеклянных трубок, воздух из которых выкачан. Сам нагрев приходится на черную трубку, которая располагается внутри. Благодаря такой конструкции воду можно нагревать до 300 градусов. Даже зимой КПД этого оборудования стабильно высокое. Однако он не может сам себя очищать от снега и инея.
Плоский солнечный коллектор. Его отличие от прежней модели состоит в том, что показатель теплопотерь выше. Но изготовление таких агрегатов не сложное, да и они сами могут очищаться от маленьких снежных заносов. Такое устройство выглядит как наружная прозрачная панель. Внутри нее находятся трубки. Задняя стенка оснащена теплоизолятором. Предел нагрева воды 200 градусов. Однако при сильном ветре на крепление осуществляется сильная нагрузка, да и форма такого устройства плохо обтекаема.
Воздушный солнечный коллектор. Это, своего рода, плоская установка, но теплоноситель в ней - воздух. Его не трудно изготовить своими руками. Такой агрегат обладает низким КПД, а также его нельзя использовать для того, чтобы нагревать воду.
Трубчатый коллектор. Это четыре черные трубки, которые наполнены теплоносителем. Циркуляция происходит за счет разницы температур коллектора и нижней зоны накопителя. Такая система отличается от плоской большей площадью поверхности, которая поглощает свет.
Подвижные системы. Они включают в себя установки, которые поворачиваются за движением солнца. Есть конструкции, которые полностью разворачиваются и конструкции, у которых двигаются зеркало и нагревательный элемент.

Процесс работы солнечных коллекторов таков: солнечное излучение нагревает трубку с теплоносителем, после чего тепло транспортируется в тепловой аккумулятор. Сам принцип состоит в большом проценте тепла, которое поглощается от солнечного излучения. Есть много вариантов того, как создать такое устройство своими руками. Рассмотрим некоторые из них. Если возникнут вопросы, в интернете можно найти на эту тему видео, и не одно.

Вариант 1 - простейший

Понадобится оцинкованная тара для воды, объем которой составляет 100 или 200 литров. Она располагается на крыше. 100 литров воды могут нагреться до 60 градусов, если бочку поставить на южную сторону кровли, которая покрыта блестящим металлическим листом. КПД в таком случае довольно большое, так как площадь теплообмена с воздухом минимальна.

Использовать столь незамысловатый солнечный коллектор лучше в районах, где экология поддерживается на должном уровне, вдали от сильно загазованных участков. Кроме того, зимой этот агрегат принесет мало пользы, так как из-за ветра теряется много тепла.

Вариант 2 – более сложный

Изготовление такого устройства своими руками осуществляется легко, из дешевых материалов, поэтому ржавая вода остается долго. В определенной степени это плоский солнечный коллектор, позволяющий нагревать воду простым способом.

Для его создания понадобятся:

2 плоских радиатора из стали;
стальные коробки;
стекло;
крыша дома;
металлопластиковые трубы и фитинги.

Радиаторы размещаются в стальных коробках на крыше. Их нужно накрыть стеклом. Их предназначение - уменьшить время нагрева воды. Устанавливая их, нужно помнить, что верх должен быть ниже бака-накопителя. Таким образом, нагретая вода будет естественным путем подниматься в бак. Чтобы циркуляция осуществлялась обычным способом, трубки провода воды должны быть проложены с уклоном вниз, то есть в сторону радиаторов. Пластиковую бочку объемом в 160 литров нужно поставить на чердак дома. Соединить его с радиаторами и водопроводом помогут металлопластиковые трубы и фитинги.

Самая горячая вода должна быть вверху бака. Для этого трубка с теплой водой подключена к баку немного выше его середины. Внизу радиатора лучше сделать дренажные краники для того, чтобы сливать воду в холодный период.

Вариант 3 - трудный, но эффективный

Рассмотрим, как можно своими руками создать воздушный солнечный коллектор. Для этого понадобится:

деревянная рама с фанерным днищем;
изоляционный материал, обладающий теплоизоляционными свойствами;
черная металлическая сетка;
два вентилятора;
дефлектор;
прозрачный лист поликарбоната.

В днище рамы нужно просверлить два круглых отверстия для того, чтобы осуществлялся забор воздуха. Вверху нужно сделать два отверстия прямоугольной формы для того, чтобы отводить из коллектора горячий воздух. На дно укладывается изоляционный материал. Накапливать тепло будет черная металлическая сетка. Два вентилятора встраиваются в круглые отверстия. Опорные планки дефлектора нужно вмонтировать в конструкцию, затем прикрепить к ним сам дефлектор. Он нужен для формирования воздушного потока. Напоследок ко всему устройству нужно прикрепить лист поликарбоната, после чего его можно соединить его со стеной здания.

Эффективность этого коллектора составляет около 50 процентов. Оно используется для обогрева помещения.

Вариант 4 -сложнейший

Создать своими руками замысловатый вакуумный солнечный коллектор можно, но очень не просто. Его изготовление требует больших усилий и огромной внимательности, так надо сделать трубку и впаять абсорбер. Вот некоторые советы, которые помогут облегчить ситуацию.

Нужно определить место установки.
Установка должна быть сориентирована на юг. Отклонение - около 25 градусов в две стороны.
Убрать все затеняющие факторы.
В результате установки движение теплоносителя должно осуществляться снизу вверх.
Оборудование не должно перегреваться ни до установки, ни после.
Один ряд предусматривает не больше трех коллекторов. При необходимости большего числа нужно встроить компенсатор и позаботиться о тепловом линейном расширении.

Такая установка мало кому по силам, так как требуются не только знания слесаря-сборщика, но и практические навыки . Если, несмотря ни на что, решено все делать своими силами, то стоит запастись огромным терпением. В любом случае самодельный солнечный коллектор будет радовать своего хозяина при каждом взгляде на него.

Итак, солнце можно использовать не только для того, чтобы позагорать. Прекрасная возможность направить его энергию в нужное русло – солнечный коллектор, который доставит еще большее удовольствие, если вложить в его изготовление свои силы.

Альтернативные источники тепла, хотя и являются достаточно эффективными и экономными в эксплуатации, полностью занять собой нишу не могут. Причина - высокая стоимость, которая отличается от традиционных источников отопления в разы. Так, например, солнечный коллектор стандартного типа с площадью поглощения 1,66 кв. м. обойдется в среднем в 3 000 долларов с учетом затрат на монтаж и стоимость самого оборудования, тогда как самый простой котел - в 15 000 рублей, в том числе установка и обвязка. Выход только один - изготовить солнечный коллектор своими руками, для чего могут быть использованы вполне доступные по цене материалы. Как правильно сделать и в какой последовательности - в нашей статье.

Принцип работы

В основе работы данного агрегата лежит абсорбция тепловой энергии солнца и передача ее теплоносителю практически без потерь. Прием энергии осуществляет т.н. приемник, в качестве которого выступают металлические трубки, выкрашенные в черный или темно-коричневый цвет. В качестве теплоносителя - вода, в очень редких случаях - воздух.

Темный цвет используется для усиления абсорбции, так как именно он позволяет интенсивно накапливать тепло.

Исходя из конструктивных особенностей, выделяют следующие типы солнечных коллекторов:

воздушные;
водяные.

В свою очередь водяные коллекторы подразделяются на:

вакуумные;
плоские.

Вне зависимости от конструкции, все коллекторы, по сути, это простая металлическая панель, заключенная в герметичный бокс, принимающая, аккумулирующая и передающая тепловую энергию.

Для усиления теплоотдачи приемник оснащается ребрами, а сам бокс теплоизолируется специальными материалами. Лицевая сторона представлена в виде прозрачного стекла, исключающего задержание солнечной энергии, по бокам - проем с фланцем, куда может подключаться либо другая панель, либо воздухоотвод.

Схема солнечного коллектора:

Установка солнечных коллекторов рациональна только в случае использования нескольких панель. От одной теплоотдача будет минимальной. Для нагнетания теплого воздуха из коллектора понадобится мощный вентилятор, так как сам по себе он не будет двигаться.

Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Схема работы

Изготовить такой коллектор очень просто, но «самоделки», даже в количестве нескольких экземпляров, не обеспечат дом необходимым объемом горячей воды, особенно в пасмурную погоду. Для того, чтобы в доме было не только отопление, но и ГВС, рекомендуем установить . Какой выбрать для дачи - вы узнаете в соответствующей статье.

Плоский водяной коллектор

Это самый простой вид оборудования, который несложно сделать своими руками даже без предварительной подготовки. В данном случае корпус изготавливается из металла или алюминия, куда вставляется тепловой приемник — пластина с врезанным медным змеевиком. Пластина покрыта черным цветом для усиления абсорбции, а в качестве крышки используется обычное оконное стекло. С нижней стороны сделана теплоизоляция на пластине, которая выступает прослойкой между приемником и дном корпуса.

Конструкция данного типа коллектора включает в себя следующие элементы:

Приемник - пластина, окрашенная в черный цвет, абсорбирующая тепло и передающая его теплоносителю.
Стекло предназначено для выполнения сразу 3х задач:

защиты от ветра, осадков и мусора;
исключение выветривания тепла из бокса;
пропуск ультрафиолетовых лучей к приемнику.

Вся конструкция должна быть полностью герметичной, в противном случае тепло будет выходить сквозь щели и оставшегося объема будет недостаточно для нагрева теплоносителя.

Учитывая простоту конструкции и минимум материалов, в соотношении цена-качество данный вид является самым популярным и выгодным.

Использовать такие типы обогревателей целесообразно лишь в южных и юго-восточных регионах, где количество солнечных дней превышает 60% за год. При снижении температуры эффективность обогревателя снижается до минимума ввиду высоких теплопотерь через корпус.

Как изготовить самому

Перед тем, как приступить к собственно изготовлению, необходимо определить размер будущего агрегата. Здесь действует золотое правило - чем больше, тем лучше. Понятно, что размер коллектора будет ограничен площадью крыши, но лучше задействовать ее по максимуму, чтобы этот обогреватель стал действительно эффективным альтернативным оборудованием.

Для корпуса устройства лучше всего подойдет древесина с минимальным коэффициентом теплоотдачи. На слой коробки следует положить теплоизоляцию. Это может быть минвата или пенопласт слоем не менее 5-7 см. В качестве крышки используется обычное оконное стекло - толщина в данном случае не важна. Самым простым материалом для будущего коллектора станет старая оконная рама с сохранившимся стеклом. Единственное, что от вас потребуется - сделать приемник и змеевик.

Как сделать коллектор из балконной двери:

Перечень материалов для приемника очень обширен, но наиболее популярными являются:

медная тонкостенная трубка, которая легко гнется и принимает любую нужную форму;
полимерные трубы с тонкой стенкой и небольшим диаметром;
полиэтиленовые трубы для водопровода минимального диаметра;
теплообменник от б/у холодильника;
панельный радиатор;
обычный садовый шланг.

Любой из перечисленных материалов должен быть выкрашен в черный цвет. Повторимся, это необходимо для увеличенного и ускоренного накопления солнечной тепловой энергии и передачи ее теплоносителю.

Некоторые умельцы умудряются использовать самые неподходящие материалы для приемника, начиная от бутылок ПВХ и заканчивая банками из-под пива или кока-колы. Это не самое рациональное решение, которое обеспечит лишь 25-30% передачи тепла.

Процесс изготовления

Собираете деревянный корпус без верхней крышки. На дно укладываете теплоизоляцию - минеральную вату, пенопласт, полистирол и т.д., сверху закрываете металлическим листом, который должен по площади соответствовать габаритам деревянного корпуса. Это основа приемника, которую следует окрасить в черный цвет.

Медные трубки являются наиболее подходящим вариантом, поскольку отличаются высокой степенью теплоотдачи.

Крепите трубки к основанию металлическими скобами, прикручиваете проволокой или выбираете иной, приемлемый для себя способ. Выводите за пределы коробки 2 штуцера, к которым будет подведена вода.

Учитывая то, что данный вид именуется плоским, закрывается он герметично стеклом. Нигде не должно быть ни зазоров, ни щелей, ни неплотно прилегающей створки.

Стекло можно заменить на прозрачный сотовый поликарбонат, который более устойчив к осадкам, не разобьется при ливне или граде и не лопнет при сильном снегопаде.

После того, как вся конструкция собрана, устанавливаете ее на крышу под углом 30-450 и подключаете посредством штуцеров к емкости с водой. Если речь идет о небольшом объеме бака, можно создать естественную циркуляцию воды, но лучше установить циркуляционный насос, которые обеспечивает принудительное движение воды по замкнутой системе.

Работа солнечного коллектора с циркуляционным насосом:

Солнечные коллекторы - один из немногих видов отопительного оборудования, эксплуатация которого не обходится владельцам даже в несколько копеек. Использование солнечной энергии для отопления дома и подогрева воды - идеальное решение для тех, кто привык рационально использовать бюджет.

К сожалению, такой способ подходит далеко не всем. В северных, западных и восточных регионах такое приобретение нецелесообразно ввиду малого количества солнечных дней. Зато для жителей южных районов этот вариант идеален, главное - оптимальная теплоизоляция корпуса. В этом случае можно говорить даже об отоплении дома в холодное время года.

Солнечный коллектор своими руками - обзор, обвязка:

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:

рама (корпус);
абсорбер (поглотитель);
теплообменник;
стекло.

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.

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
Теплообменный контур
Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

Изготовить короб
Изготовить радиатор или теплообменник
Изготовить аванкамеру и накопитель
Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм . Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л . Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

Непосредственно змеевик
Рейки и фольга для каркаса
Бочка или бак для воды
Резиновый коврик
Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Уровень развития современных технологий и материалов настолько высок, что не использовать энергию солнца - это неразумно с финансовой стороны и преступно по отношению к окружающей среде. К сожалению, приобретение промышленных установок для получения электроэнергии и тепла иррационально ввиду их высокой стоимости. Тем не менее выход есть: сделать производительный гелиоколлектор собственноручно из материалов, которые можно найти в ближайшем строительном магазине.

Назначение гелиоколлектора, его достоинства и недостатки

Солнечный водонагреватель (жидкостной гелиоколлектор) - это устройство, которое с помощью энергии Солнца нагревает теплоноситель. Он применяется для отопления помещений, организации горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах и т. д.

Солнечный коллектор обеспечит дом горячей водой и теплом

Предпосылками для использования экологичного водонагревателя является тот факт, что солнечное излучение падает на Землю круглый год, хоть и отличается интенсивностью зимой и летом. Так, для средних широт суточное количество энергии в холодное время года достигает 1–3 кВт*ч на 1 кв.м, тогда как в период с марта по октябрь эта величина варьируется от 4 до 8 кВт*ч/м 2 . Если же говорить о южных регионах, то цифры можно смело увеличивать на 20–40%.

Как видно, эффективность работы установки зависит от региона, но даже на севере нашей страны гелиоколлектор обеспечит потребность в горячей воде - главное, чтобы на небе было поменьше туч. Если же говорить о средней полосе и южных областях, то работающая от Солнца установка сможет заменить бойлер и перекрыть потребности теплоносителя отопительной системы в зимнее время. Разумеется, речь идёт о производительных водонагревателях в несколько десятков квадратных метров.

Экономить средства из семейного бюджета поможет солнечная батарея. Изготовить её самостоятельно поможет следующий материал:

Таблица: распределение солнечной энергии по регионам

Средняя дневная сумма солнечной радиации,кВт*ч/м 2
Мурманск	Архангельск	Санкт-Петербург	Москва	Новосибирск	Улан-Удэ	Хабаровск	Ростов-на-Дону	Сочи	Находка
2,19	2,29	2,60	2,72	2,91	3,47	3,69	3,45	4,00	3,99
Средняя дневная сумма солнечной радиации в декабре, кВт*ч/м 2
0	0,05	0,17	0,33	0,62	0,97	1,29	1,00	1,25	2,04
Средняя дневная сумма солнечной радиации в июне, кВт*ч/м2
5,14	5,51	5,78	5,56	5,48	5,72	5,94	5,76	6,75	5,12

Гелиоколлекторы, построенные в домашних условиях, не идут ни в какое сравнение с устройствами заводского изготовления, но и самодельная солнечная установка сократит расходы на подогрев воды в бытовых целях и сэкономит электричество при подключении к стиральной и посудомоечной машине.

Достоинства солнечных водонагревателей:

относительно простая конструкция;
высокая надёжность;
эффективная эксплуатация независимо от времени года;
длительный срок службы;
возможность экономии газа и электроэнергии;
не требуется разрешение на установку оборудования;
небольшая масса;
простота монтажа;
полная автономность.

Что касается отрицательных моментов, то без них не обходится ни одна установка для получения альтернативной энергии. В нашем случае к минусам относятся:

высокая стоимость заводского оборудования;
зависимость КПД гелиоколлектора от времени года и географической широты;
подверженность градобитию;
дополнительные затраты на установку теплоаккумулирующей ёмкости;
зависимость энергетической эффективности прибора от облачности.

Рассматривая плюсы и минусы солнечных водонагревателей, не стоит забывать и об экологической стороне вопроса - подобные установки безопасны для человека и не наносят вреда нашей планете.

Заводской гелиоколлектор напоминает конструктор, с помощью которого можно быстро собрать установку требуемой производительности

Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

В зависимости от температуры, которую развивают гелионагреватели, различают:

низкотемпературные устройства - рассчитанные на подогрев жидкости до 50 °C;
среднетемпературные гелиоколлекторы - повышают температуру воды на выходе до 80 °C;
высокотемпературные установки - нагревают теплоноситель до температуры кипения.

В домашних условиях можно построить солнечный водонагреватель первого или второго типа. Для изготовления коллектора высоких температур понадобится промышленное оборудование, новые технологии и дорогостоящие материалы.

По конструкции все жидкостные гелиоколлекторы разделяются на три вида:

плоские водонагреватели;
вакуумные термосифонные устройства;
гелиоконцентраторы.

Плоский солнечный коллектор представляет собой невысокий теплоизолированный короб. Внутри установлена светопоглощающая пластина и трубчатый контур. Поглощающая панель (абсорбер) имеет повышенную теплопроводность. За счёт этого удаётся достичь максимальной передачи энергии теплоносителю, циркулирующему по контуру водонагревателя. Простота и эффективность плоских установок нашла отражение в многочисленных конструкциях, разработанных народными умельцами.

Внутри плоского гелиоколлектора - светопоглощающая пластина и трубчатый контур

Принцип действия вакуумных солнечных водонагревателей основан на эффекте термоса. В основе конструкции лежат десятки двойных стеклянных колб. Внешняя трубка изготавливается из ударопрочного, закалённого стекла, которое противостоит граду и ветру. Внутренняя трубка имеет специальное напыление для увеличения светопоглощающей способности. Из пространства между элементами колбы откачан воздух, что позволяет избежать тепловых потерь. В центре конструкции проходит медный тепловой контур, заполненный легкокипящим теплоносителем (фреоном) – он и является нагревателем вакуумного гелиоколлектора. В процессе технологическая жидкость испаряется и передаёт тепловую энергию рабочей жидкости главного контура. В этом качестве чаще используется антифриз. Такая конструкция обеспечивает работоспособность системы при температурах до -50 °C. В домашних условиях построить подобную установку сложно, поэтому самодельных конструкций вакуумного типа насчитываются единицы.

В основе конструкции вакуумного гелиоколлектора - множество двойных стеклянных колб

Гелиоконцентратор в основе имеет сферическое зеркало, способное фокусировать солнечное излучение в точку. Нагрев жидкости происходит в спиральном металлическом контуре, который размещают в фокусе установки. Достоинством гелиоконцентраторов является способность развивать высокую температуру, но необходимость в системе слежения за Солнцем снижает их популярность у самодельщиков.

Построить производительный гелиоконцентратор в домашних условиях - задача непростая

Для изготовления в домашних условиях лучше всего подходят плоские солнечные нагреватели, построенные с использованием теплоизоляционных материалов, стекла с высокой пропускающей способностью и медных абсорберов.

Устройство и принцип действия плоского гелиоколлектора

Самодельный солнечный водонагреватель состоит из плоской деревянной рамы (короба) с глухой задней стенкой. На дне размещается главный элемент устройства - абсорбер. Чаще всего он изготавливается из металлического листа, присоединённого к трубчатому коллектору. От контакта пластины абсорбера с трубами теплообменника зависит эффективность передачи энергии, поэтому эти детали приваривают или припаивают непрерывным швом.

Сам жидкостной контур представляет собой массив из вертикально установленных трубок. В верхней и нижней части они присоединяются к горизонтальным трубам увеличенного диаметра, которые предназначаются для подачи и отбора теплоносителя. Входное и выходное отверстие для жидкости располагают диагонально - за счёт этого обеспечивается полный отъём тепла от элементов теплообменника. В качестве теплоносителя используется антифриз для систем отопления или другие незамерзающие растворы.

Абсорбер покрывается светопоглощающей краской, сверху кладут стекло, а короб защищают слоем теплоизоляции. Для упрощения задачи площадь остекления делят на части, а чтобы увеличить производительность, применяют стеклопакеты. Закрытая конструкция создаёт в гелиоколлекторе эффект термоса и одновременно предотвращает потери тепла из-за ветра, дождя и других внешних факторов.

Солнечный водонагреватель работает так:

Нагретая в гелиоколлекторе незамерзающая жидкость поднимается по трубкам и через ветку отбора теплоносителя попадает в теплоаккумулирующую ёмкость.
Перемещаясь по теплообменнику, установленному внутри бака-аккумулятора, антифриз отдаёт тепло воде.
Охлаждённая рабочая жидкость поступает в нижнюю часть контура солнечного водонагревателя.
Нагретая в баке вода поднимается и отбирается для нужд горячего водоснабжения. Пополнение жидкости в теплоаккумулирующей ёмкости происходит за счёт водопровода, подключённого к нижней части. Если же гелиоколлектор работает как нагреватель системы отопления, то для кругообращения воды в замкнутом вторичном контуре применяют циркуляционный насос.

Постоянное движение теплоносителя и наличие теплового аккумулятора позволяет накопить энергию за то время, пока светит солнце, и постепенно расходовать её даже тогда, когда светило скрывается за горизонтом.

Схема подключения солнечного коллектора к накопительной ёмкости не так сложна

Варианты самодельных солнечных установок

Особенностью солнечных водонагревателей, построенных своими руками, является то, что практически все устройства имеют одинаковую конструкцию теплоизолированного короба. Часто каркас собирается из пиломатериалов и покрывается минеральной ватой и теплоотражающей плёнкой. Что же касается абсорбера, то для его производства используют металлические и пластиковые трубы, а также готовые узлы от ненужного бытового оборудования.

Из садового шланга

Сложенный улиткой садовый шланг или водопроводная ПВХ-труба имеет большую площадь поверхности, что позволяет использовать подобный контур в качестве водонагревателя для нужд летнего душа, кухни или подогрева бассейна. Разумеется, для этих целей лучше брать материалы чёрного цвета и обязательно использовать накопительную ёмкость, иначе в пик летней жары абсорбер будет перегреваться.

Плоский коллектор из садового шланга - простейший способ подогревать воду в бассейне

Из конденсатора старого холодильника

Внешний теплообменник отслужившего свой срок холодильника или морозильной камеры является готовым абсорбером гелиоколлектора. Всё, что остаётся сделать - дооборудовать его теплопоглощающим листом и установить в корпус. Конечно, производительность такой системы будет маленькой, но в тёплое время года водонагреватель из деталей холодильного оборудования перекроет потребности в горячей воде небольшого загородного дома или дачи.

Теплообменник старого холодильника представляет собой практически готовый абсорбер для небольшого гелионагревателя

Из плоского радиатора системы отопления

Изготовление гелиоколлектора из стального радиатора не потребует даже монтажа абсорбирующей пластины. Достаточно покрыть устройство чёрной жаростойкой краской и смонтировать его в герметичный кожух. Производительности одной установки с лихвой хватит для системы горячего водоснабжения. Если же сделать несколько водонагревателей, то можно сэкономить на отоплении дома в холодную солнечную погоду. К слову, собранная из радиаторов гелиоустановка обогреет подсобные помещения, гараж или теплицу.

Стальной радиатор системы отопления послужит основой для постройки экологичного водонагревателя

Из полипропиленовых или полиэтиленовых труб

Трубы из металлопластика, полиэтилена и полипропилена, а также фитинги и приспособления для их монтажа позволяют строить контуры гелиосистем любой площади и конфигурации. Такие установки обладают хорошей производительностью и используются для обогрева помещений и получения горячей воды на хозяйственные нужды (кухня, ванная и т. д.).

Достоинство гелиоколлектора из пластиковых труб - невысокая стоимость и простота монтажа

Из медных трубок

Абсорберы, построенные из медных пластин и трубок, обладают самой высокой теплоотдачей, поэтому с успехом применяются для подогрева теплоносителя отопительных систем и в горячем водоснабжении. К недостаткам коллекторов из меди относятся большие трудозатраты и стоимость материалов.

Применение медных труб и пластин для изготовления абсорбера гарантирует высокую производительность гелиоустановки

Методика расчёта гелиоколлектора

Расчёт производительности солнечного гелиоколлектора ведут исходя из того, что на 1 кв.м установки в ясный день приходится от 800 до 1 тыс. Вт тепловой энергии. Потери этого тепла на обратной стороне и стенках сооружения рассчитываются по коэффициенту теплоизоляции используемого утеплителя. Если применять пенополистирол, то для него коэффициент теплопотерь равняется 0,05 Вт/м × °C. При толщине материала в 10 см и разности температур внутри и снаружи конструкции 50 °C потери тепловой энергии составляют 0,05/0,1 × 50 = 25 Вт. С учётом боковых стенок и труб эту величину удваивают. Таким образом, суммарное количество уходящей энергии составит 50 Вт с 1 кв.м поверхности солнечного нагревателя.

Для нагрева 1 л воды на один градус потребуется 1,16 Вт тепловой энергии, поэтому для нашей модели гелиоколлектора площадью 1 кв.м и температурного перепада 50 °C удастся получить условный коэффициент производительности 800/1,16 = 689,65/кг × °C. Эта величина показывает, что установка площадью 1 кв.м в течение часа подогреет 20 литров воды на 35 °C.

Расчёт необходимой производительности солнечного водонагревателя ведут по формуле W = Q × V × δT, где Q - теплоёмкость воды (1,16 Вт/кг × °C); V - объём, л; δT - разность температур на входе и выходе из установки.

Статистика говорит, что для одного взрослого человека требуется 50 л горячей воды в сутки. В среднем, для горячего водоснабжения достаточно поднять температуру воды на 40 °C, что при расчёте по этой формуле требует затрат энергии W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. Чтобы узнать площадь гелиоколлектора, это значение нужно разделить на количество солнечной энергии, приходящееся на 1 кв.м поверхности на данной географической широте.

Расчёт требуемых параметров гелиоустановки

Изготовление солнечного водонагревателя с медным абсорбером

Предлагаемый к изготовлению гелиоколлектор в зимний солнечный день разогревает воду до температуры выше 90 °C, а в пасмурную погоду - до 40 °С. Этого хватит, чтобы обеспечить дом горячей водой. Если же вы хотите отапливать солнечной энергией жилище, то потребуется несколько таких установок.

Необходимые материалы и инструмент

Для изготовления водонагревателя понадобятся:

листовая медь толщиной не менее 0,2 мм размерами 0,98×2 м;
медная трубка Ø10 мм длиной 20 м;
медная трубка Ø22 мм длиной 2,5 м;
резьба 3/4˝ - 2 шт;
заглушка 3/4˝ - 2 шт;
припой мягкий SANHA или ПОС-40 - 0,5 кг;
флюс;
химреактивы для чернения абсорбера;
плита OSB толщиной 10 мм;
уголки мебельные - 32 шт;
базальтовая вата толщиной 50 мм;
листовой теплоотражающий утеплитель толщиной 20 мм;
рейка 20х30 - 10м;
дверной или оконный уплотнитель - 6 м;
оконное стекло толщиной 4 мм или стеклопакет 0,98х2,01 м;
саморезы;
краска.

Кроме этого, подготовьте такие инструменты:

электрическая дрель;
набор свёрл по металлу;
«коронка» или фреза для работы по дереву Ø20 мм;
труборез;
газовая горелка;
респиратор;
малярная кисть;
набор отвёрток или шуруповёрт;
электрический лобзик.

Для опрессовки контура также понадобится компрессор и манометр, рассчитанный на давление до 10 атмосфер.

Для пайки мягким припоем подойдёт простая газовая горелка

Инструкция по ходу работ

При помощи трубореза медную трубку нарезают на куски. Получатся 2 части Ø22 мм длиной 1,25 м и 10 элементов Ø10 мм длиной 2 м.
В толстых трубах делают отступ от края 150 мм и выполняют по 10 сверлений Ø10 мм через каждые 100 мм.
В полученные отверстия вставляют тонкие трубки так, чтобы они выступали внутрь не более чем на 1–2 мм. В противном случае в радиаторе будут появляться излишние гидравлические сопротивления.
Используя газовую горелку, термофен и припой, все части радиатора соединяют между собой.
Контур гелиоколлектора работает под давлением, поэтому особое внимание уделяют герметичности соединений

Для сборки радиатора можно использовать специальные фитинги, но в таком случае значительно увеличится стоимость гелиосистемы. Кроме того, разборные соединения не гарантируют герметичность конструкции при переменных термодинамических нагрузках.
По диагоналям радиатора к трубам 3/4˝ попарно припаивают заглушки и резьбы.
Закрыв выходную резьбу заглушкой, на вход собранного коллектора навинчивают штуцер и присоединяют компрессор.
Компрессор присоединяют при помощи штуцера
Помещают радиатор в ёмкость с водой и компрессором нагнетают давление 7–8 атм. По поднимающимся в местах стыков пузырькам судят о герметичности паяных соединений.
Если подходящую ёмкость для проверки коллектора найти не удалось, то можно собрать её своими руками. Для этого из подручных средств (обрезки пиломатериалов, кирпич и т. д.) делают короб или простейшее заграждение и застилают его полиэтиленовой плёнкой.
После проверки герметичности радиатор сушат и обезжиривают. Затем приступают к припаиванию медного листа. Паять полотно абсорбера к трубкам следует сплошным швом по всей длине каждого элемента медного контура.
Пайка полотна абсорбера выполняется сплошным швом
Поскольку абсорбер гелиоколлектора изготавливается из меди, то вместо покраски можно использовать химическое чернение. Это позволит получить на поверхности настоящее селективное покрытие, наподобие того, что получают в заводских условиях. Для этого в ёмкость для проверки герметичности наливают нагретый химический раствор и укладывают абсорбер лицевой стороной вниз. Во время реакции поддерживают температуру реактивов любым доступным способом (например, постоянной прокачкой раствора через ёмкость с кипятильником).
Чернение меди - один из наиболее ответственных этапов изготовления абсорбера

В качестве жидкости для химического чернения можно использовать раствор едкого натра (60 г) и персульфата калия или надсернокислого аммония (16 г) в воде (1 л). Помните о том, что эти вещества представляют опасность для человека, а сам процесс окисления меди связан с выделением вредных газов. Поэтому обязательно применение защитных средств - респиратора, очков и резиновых перчаток, а сами работы лучше проводить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.
Из листа OSB вырезают детали для сборки корпуса гелиоколлектора - днище 1х2 м, боковые стороны 0,16х2 м, верхнюю 0,18х1 м и нижнюю 0,17х1 м панели, а также 2 опорные перегородки 0,13х0,98 м.
Рейку 20х30 мм нарезают на части: 1,94 м - 4 шт. и 0,98 м - 2 шт.
В боковых стенках делают отверстия Ø20 мм для входного и выходного патрубков, а в нижней части коллектора выполняют 3–4 сверления Ø8 мм для микровентиляции.
Отверстия необходимы для микровентиляции
В перегородках делают вырезы под трубки абсорбера.
Из реек 20х30 мм собирают опорную раму.
Воспользовавшись мебельными уголками и саморезами, раму обшивают панелями OSB. При этом боковые стенки должны опираться на днище - это позволит предотвратить прогиб корпуса. Нижнюю панель опускают на 10 мм от остальных, чтобы перекрыть её стеклом. Это не даст осадкам попадать внутрь рамы.
Устанавливают внутренние перегородки.
При сборке корпуса обязательно используют строительный угольник, иначе конструкция может получиться кособокой
Днище и бока корпуса утепляют минеральной ватой и укрывают рулонным теплоотражающим материалом.
Лучше использовать минеральную вату с влагоотталкивающей пропиткой
Абсорбер укладывают на подготовленное пространство. Для этого демонтируют одну из боковых панелей, которую затем ставят на место.
Схема внутреннего «пирога» гелиоколлектора
На расстоянии 1 см от верхнего края короба внутренний периметр сооружения обшивают деревянной рейкой 20х30 мм так, чтобы стенок касалась её широкая сторона.
По периметру проклеивают уплотнительную резинку.
Для герметичности используют обычный оконный уплотнитель
Укладывают стекло или стеклопакет, контур которого также обклеивают оконным уплотнителем.
Прижимают конструкцию алюминиевым уголком, в котором предварительно сверлят отверстия для саморезов. На этом этапе сборку коллектора считают завершённой.
В собранном виде тощина гелиоколлектора составляет около 17 см

Чтобы предотвратить попадание влаги и утечку тепла, на всех этапах стыки и места сопряжений деталей обрабатывают силиконовым герметиком. Для защиты конструкции от осадков древесину покрывают специальным составом и окрашивают эмалью.

Особенности установки и эксплуатации жидкостных нагревательных коллекторов

Для размещения гелиоколлектора выбирают просторное место, которое не затеняется весь световой день. Монтажный кронштейн или подрамник изготавливают из деревянных реек или металла с таким расчётом, чтобы наклон водонагревателя регулировался в пределах от 45 до 60 градусов от вертикальной оси.

Схема подключения гелионагревателя в системе с принудительным движением теплоносителя

Накопительный бак для уменьшения тепловых потерь размещают как можно ближе к установке. В зависимости от условий организуют естественную или принудительную циркуляцию теплоносителя. В последнем случае используют контроллер с термодатчиком, врезанным в выходной патрубок. Прокачка рабочей жидкости по контуру будет включаться, когда её температура достигнет запрограммированного значения.

Сезонно-работающую систему заправляют водой, тогда как круглогодичное использование солнечного водонагревателя требует применения незамерзающей жидкости. Идеальный вариант -специальный антифриз для гелиосистем, но для экономии используют и жидкости, предназначенные для автомобильных радиаторов или бытовых отопительных систем.

Видео: солнечный водонагреватель своими руками

Постройка гелиоколлектора - не только интересное и захватывающее занятие. Солнечный водонагреватель будет экономить ваш семейный бюджет и станет доказательством того, что защищать окружающую среду можно не только на словах, но и реальными делами.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.

Главная > Санузел > Солнечный водонагреватель своими руками. Как сделать солнечный водонагреватель своими руками Как сделать солнечный обогрев воды