Гелиоколлектор: разновидности, как сделать своими руками

Гелиоколлектор – как выбрать или сделать самому?

Гелиоколлектор или солнечный коллектор – это основной элемент гелиосистемы, предназначенной для преобразования энергии солнечных лучей в тепло.

Принцип работы гелиоколлектора

В основу работы коллектора заложен принцип поглощения энергии солнечных лучей в видимом и инфракрасном диапазонах и передачи ее теплоносителю. В теплоносителе, в свою очередь, полученный объем энергии передается для дальнейшего преобразования.

Виды и типы гелиоколлекторов

Солнечные коллекторы бывают следующих видов.

Плоские

Наиболее распространенный тип элемента гелиосистемы. Это панель, как правило прямоугольной формы,
основой которой служит несущий каркас с теплоизоляцией (боковые стороны и нижняя стенка) и абсорбер (устройство для поглощения солнечной энергии), соединенный с теплопроводом. Теплопровод выполняется из медных трубок, обусловлено это теплопроводностью металла. С наружной стороны абсорбер покрывается закаленным стеклом. Устройство оборудовано патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Лучевые потоки солнца (видимые и инфракрасные) попадают на абсорбер и нагревают его. Тепло, полученное абсорбером переходит в теплоноситель, который подаётся далее на элементы системы. Вода в данной системе является теплоносителем. В регионах, где температуры не бывают отрицательными, кроме воды используют и другие жидкости, которые способны не замерзать в сложных климатических условиях.

Достоинства:

  • Универсальность применения;
  • Высокая степень надежности;
  • Эффективность в работе;
  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Возможность эксплуатации круглый год;
  • Длительный срок эксплуатации.

Недостатки:

  • Низкий КПД использования;
  • В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Также распространенный тип солнечных коллекторов. Данный тип коллекторов различается по конструкции: бывают вакуумные коллекторы трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

Главной составляющей вакуумных коллекторов является тепловая труба, которая состоит из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними.

Конструкция коллектора состоит из корпуса, в который помещено несколько вышеописанных трубок, которые соединены в верхней своей части с теплопроводом. Под воздействием солнечных лучей, попадающих на наружные трубки, являющиеся абсорбером, нагревается специальная жидкость, которая помещена в медные трубки меньшего диаметра. Нагреваясь до определённых параметров, жидкость начинает испаряться, парообразные массы при этом поднимаются вверх, где передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию, пар конденсируется и охлаждённая жидкость стекает вниз. Данный процесс циклически повторяется.

Достоинства:

  1. Высокая эффективность работы в течение всего календарного года;
  2. Высокий КПД;
  3. Универсальность применения.

Недостатки:

  1. Малый срок эксплуатации, требуется профилактическая замена трубок;
  2. Низкая надежность (подверженность разрушения под воздействием града, нарушение герметичности трубок);
  3. Большие габариты и вес агрегата;
  4. Невозможность эксплуатации в регионах с температурой окружающего воздуха ниже 0 градусов (образование инея, налипание снега на приемную поверхность).

Воздушные

Менее эффективные агрегаты, которые не могут в полном объеме осуществлять обогрев помещений. Принцип действия основан на том, что наружный воздух, проходя через отверстия (щели) в конструкции коллектора на поверхности абсорбера нагревается, и через отверстия (щели), с внутренней стороны корпуса попадает внутрь помещений. Нагрев абсорбера осуществляется за счет температуры окружающего воздуха.

Достоинства:

  • Простота конструкции;
  • Не требует профилактических работ;
  • Долговечность.

Недостатки:

  • Низкий КПД;
  • Большие габариты агрегатов.

Установка вентилятора в систему подачи воздуха увеличивает оборот воздуха, что позволяет несколько увеличить КПД, но все равно устройства данного типа не могут обеспечить потребителя тепловой энергией в требуемом объеме.

Пригоден ли гелиоколлектор для отопления дома?

Существующие типы и конструкции гелиоколлекторов позволяют использовать гелио-системы круглый год. Однако мощность данных установок такова, что позволяет осуществлять отопление дома лишь в межсезонье, а в зимний период только дополнять традиционные способы получения тепла, как то: газ, уголь, печное топливо. Монтаж и использование гелиоколлекторов снижает расходы на потребление основных энергоносителей.

С уверенностью можно сказать, что солнечные коллекторы могут решить задачу и наличия горячей воды дома в полном объеме.

Как сделать гелиоколлектор своими руками

Имея начальные знания о схеме устройства гелиосистемы и элементарные навыки обращения с ручным инструментом, можно сделать простой вариант гелиоколлектора, который не будет обладать показателями работы промышленно изготовленных агрегатов, но для нагрева воды вполне может быть использован.

Для наиболее простого и дешевого варианта потребуются (в соответствии со схемой):

  • 1 – змеевик, можно использовать из старого холодильника;
  • 2 – подложка змеевика (может быть из резины или другого материала);
  • 3 – фольга;
  • 4 – несущая конструкция (может быть разнообразной по форме и материалам);
  • 5 – накопитель нагретой воды;
  • 6 – емкость для холодной воды.

Каркаса, несущая конструкция, должна соответствовать размеру змеевика, и изготавливается из материалов, имеющихся в наличии. На дно основания каркаса укладывается подложка из резины, на нее настилается фольга, укладывается и закрепляется змеевик. На боковых стенках каркаса необходимо предусмотреть отверстия для подачи и выпуска воды, а также вырезать и установить на каркас защитное стекло, если такое есть в наличии. Если его нет, устройство работать будет, но снизится КПД установки.

Емкость с холодной водой, солнечный коллектор и накопитель нагретой воды соединяются трубами, с таким расчетом, чтобы холодный резервуар располагался выше коллектора. Рекомендуется установить коллектор с южной стороны здания (помещения) и расположить его под наклоном к солнечным лучам, чтобы была возможность максимально поглощать солнечную энергию.

Холодная вода, за счет атмосферного давления, будет поступать в гелиоколлектор, нагреваться и под естественным давлением поступать в емкость накопитель нагретой воды.

Средние цены на гелиоколлекторы

Гелиосистема в целом и гелиоколлектор в отдельности – это дорогое приобретение, при выборе которого необходимо определить целесообразность применения именно этого вида альтернативной энергии в конкретном случае. Рассчитать окупаемость установки. В среднем, окупаемость гелиосистем составляет 5-7 лет.

На отечественном рынке альтернативных источников энергии гелиогнераторы представлены отечественными и зарубежными производителями. В России производством данного оборудования занимаются: ООО «СоларИннТех» и ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград), ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», ООО «Солнечный ветер». За рубежом солнечные коллекторы разрабатывают и выпускают: «Suntech» и «Yingli Green Energy» Китай, «Hanwha Solar One» Корея, «Canadian Solar» Канада, «Solarworld» Германия.

Рассмотрим некоторые отечественные и зарубежные образцы.

Отечественные разработчики и изготовители

Вакуумный солнечный коллектор Alista, выпускает компания «Алиста» г. Симферополь. Стоимость 37000 рублей.

Основные характеристики:

  • бак-аккумулятор на 240 литров;
  • трубки вакуумные Simple;
  • металлоконструкция под углом 40°;
  • поплавковый клапан;
  • контроллер М8.

Солнечный коллектор. Стоимость 22 000 рублей.

  • коллектор плоской конструкции;
  • возможность эксплуатации круглый год;
  • монтаж производится наклонно.

Зарубежные производители

Солнечный коллектор НР 12 Heat Pipe. Производитель «Solar», Германия. Стоимость 43 400 рублей.

  1. коллектор с вакуумным принципом работы;
  2. принцип его работы происходит без давления;
  3. возможность эксплуатации круглый год;
  4. количество трубок в устройстве равно 12;
  5. Толщина использованного стекла – 1.6;
  6. монтаж производят наклонно;
  7. КПД достигает 99.0%.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-20. Выпускает компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 48 618 рублей.

  • Принцип вакуумной работы;
  • Относительно малый вес – 83.0 кг;
  • Изоляционным материалом является вата минеральная;
  • Медный материал в теплообменнике.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-30. Производитель компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 74145 рублей.

  1. работа вакуумным принципом;
  2. вес равен 121.0 кг;
  3. в качестве изоляционного материала использована вата минеральная;
  4. медные материалы в изготовлении устройства теплообменника.

Солнечный коллектор. Страна изготовитель – Швеция. Стоимость от 40000 рублей.

  • плоская конструкция коллектора;
  • возможность использования круглый год;
  • монтаж производят наклонно.

Гелиосистема Атмосфера-Просто 150 литров. Страна изготовитель – Китай. Стоимость 93184 рубля.

Технические параметры и комплектация:

  1. Область применения – горячее водоснабжение;
  2. Производитель – компания «Атмосфера®»;
  3. 150-литровый объем емкости;
  4. Круглогодичное использование;
  5. Солнечный коллектор “Сокол-Эффект М”;
  6. Ёмкость накопительная;
  7. Насосная группа;
  8. Контроллер;
  9. Теплоноситель пропиленгликоль.

Особенности использования гелиоколлекторов

Гелиоколлекторы используют в замкнутых и незамкнутых гелиосистемах для горячего водоснабжения и отопления помещений.

Хотя стоимость установок достаточно высока, но тем не менее благодаря высокому КПД установок, низкой себестоимости получаемой энергии и экологической безопасности, гелиосистемы и соответственно гелиоколлекторы прочно вошли в нашу жизнь.

Наиболее широкое распространение подобные системы получили в южных регионах страны, где они применяются на крупных предприятиях и в индивидуальных хозяйствах. При помощи гелиосистем обеспечиваются горячим водоснабжением производства и жилые дома, они включаются в производственные цепочки при сушке овощей и фруктов, применяются для обогрева промышленных зданий и частных домовладений.

Еще одним из направлений использования стало применение гелиоколлекторов для подогрева воды в бассейнах.

Как видно из приведенной выше информации, выбрать или изготовить гелиоколлектор может каждый по своему желанию, была бы поставлена цель, а ее достижение вполне реально в существующем мире.

Гелиоколлектор своими руками

Гелиоколлектор своими руками

Самодельный гелиоколлектор состоит из нескольких частей: абсорбера, циркуляционного насоса, накопительной емкости для аккумулирования тепла. В конструкции буфера имеется отдельный змеевик, не соединённый с системой отопления и ГВС. Именно ему тепло и передаётся от солнечного коллектора, а потом и теплоносителю.

Что такое гелиоколлектор и из чего он состоит?

Гелиоколлектор — он же солнечный коллектор, специальное устройство, которое даёт возможность использовать солнечную энергию для отопления дома или нагревания воды. Заводские солнечные коллекторы, в отличие от самодельных, умеют работать даже в пасмурную погоду из-за особой конструкции.

На сегодняшнее время существует несколько разновидностей солнечных коллекторов: трубчатые, воздушные и плоские. Солнечный коллектор является основным элементом гелиосистемы, которая состоит из:

  1. Гелиоколлектора — солнечного коллектора;
  2. Накопительной емкости — буфера для сбора и хранения тепла;
  3. Циркуляционных насосов — чтобы принудительно осуществлять перекачку теплоносителя в системе;
  4. Контроллера управления — «мозгов» гелиосистемы, которые следят за температурой теплоносителя и другими параметрами её работы.

Выше были перечислены основные конструктивные элементы гелиосистем.

При изготовлении самодельного солнечного коллектора, от некоторых из них, можно смело отказаться.

Из чего сделать солнечный коллектор

Чтобы сделать самодельный солнечный коллектор, потребуется подготовить следующее:

  • Старый водонагревательный бак на 100 л;
  • Медную трубу, 10-15 метров длиной, диаметром не менее 12 мм;
  • Кусок листовой стали, которая будет использоваться в качестве абсорбера для сбора солнечного тепла;
  • Обрезную доску 25 мм и фанеру для изготовления корпуса солнечного коллектора;
  • Кусок стекла, толщиной 4-5 мм.

Из инструментов для сборки солнечного гелиоколлектора, потребуются:

  • Ножовка по дереву;
  • Болгарка;
  • Диск по металлу;
  • Стеклорез;
  • Саморезы по дереву;
  • Кусок тонкой жести.

Также, чтобы утеплить солнечный коллектор, понадобится такой утеплитель, как минеральная вата. Ее можно заменить листами пенопласта или пенополистирола.

Читайте также:  Лопасти для ветрогенератора: изготовление своими руками

Обязательно понадобится и силиконовый герметик с монтажной пеной, которые придется использовать для заделки стыков в корпусе солнечного коллектора.

Как сделать гелиоколлектор своими руками

Итак, в первую очередь понадобится собрать корпус солнечного коллектора в виде прямоугольника с небольшими бортами, около 10 см высотой. Корпус должен иметь двойное дно, для укладки теплоизоляционного материала, который поможет предотвратить остывание гелиоколлектора.

Затем по размерам корпуса вырезается кусок листовой стали 1-2 мм. Наружная поверхность листа окрашивается в черный цвет. Кусок стали, как было сказано выше, будет выполнять роль абсорбера солнечного коллектора. Перед тем, как укладывать лист стали в каркас, на его поверхности следует закрепить змеевик из медной трубки.

Для крепления трубы к листу металла лучше всего использовать самодельные клипсы или проволоку. При этом очень важно, чтобы труба максимально плотно прилегала к поверхности листа, Таким образом, теплоотдача всегда будет хорошей. Медную трубу для изготовления солнечного коллектора своими руками, можно заменить профильной трубой из стали, тогда её нужно будет прихватить при помощи электросварки прямо к листу.

После изготовления абсорбера для солнечного коллектора, его можно укладывать в заранее утепленный каркас, после чего следует накрыть всю конструкцию толстым стеклом. О том, как резать стекло правильно, читайте в предыдущем выпуске строительного журнала samastroyka.ru . Сверху и снизу солнечного коллектора нужно не забыть и предусмотреть монтаж резьб, к которым будут подключены трубы гелиосистемы.

Соединять трубы с резьбами лучше всего низкотемпературным способом пайки медных труб с использованием мягкого припоя. После того, как солнечный коллектор собран, можно приступать к решению, не менее важного вопроса — переделывать водонагреватель под гелиоколлектор.

Переделка водонагревателя под солнечный коллектор

Передача солнечной энергии в гелиоколлекторе осуществляется через теплоноситель, который попадая в теплообменник буферной емкости, подогревает находящуюся в ней воду. Такой подход имеет массу достоинств, поскольку, только так возможно использовать в гелиоколлекторе не обычную воду, а специальную жидкость (антифриз), а трубы теплообменника меньше всего подвержены засорам.

Чтобы переделать водонагреватель на 100 литров под солнечный коллектор, потребуется снять фланец и вытянуть трубчатый нагреватель. Затем из медной трубы, по диаметру входного отверстия, следует намотать теплообменник из медной трубы. Определенная сложность в переделке водонагревателя, может возникнуть лишь с уплотнением отверстий, через которые будут выходить медные трубы теплообменника. Для их герметизации можно воспользоваться «холодной сваркой» или подобным ей средством.

Итак, солнечный коллектор почти готов. Осталось лишь подсоединить трубы идущие от него к водонагревателю (буферной емкости), после чего установить циркуляционный насос между ними и гелиоколлектором. Теперь, при наполнении водой гелиосистемы, насос беспрерывно будет перекачивать теплоноситель по кругу, отбирая тепло от абсорбера солнечного коллектора, и передавая его теплообменнику, который в свою очередь, начнёт нагревать воду в бойлере.

Солнечные гелиоколлекторы для нагрева воды и отопления

Солнечные гелиоколлекторы – это устройства, позволяющие с помощью солнечной энергии нагревать теплоноситель, тем самым отапливая помещение и/или нагревая воду для бытовых нужд. Использовать их можно в качестве основного источника тепла или дополнительного в комплекте с другим обогревателем. Они могут работать как в ясную, так и в пасмурную погоду.

Устройство солнечных гелиосистем

Гелиосистема – это полный комплект оборудования для преобразования из солнечного света тепловой энергии.

В неё входят следующие элементы:

  • солнечные коллекторы;
  • бак-аккумулятор;
  • насос;
  • контроллер управления.

Схема и принцип работы гелиоколлектора

Бак-аккумулятор содержит внутри себя теплообменник. Через него происходит передача тепла от теплоносителя воде, которая находится в бачке. Также во время монтажа бака-аккумулятора учитывается возможность дополнительно нагревания воды до нужной температуры, например с помощью газового котла. Это необходимо на тот случай, если погода пасмурная и холодная и не хватает мощности коллектора.

Насос используется для создания циркуляции теплоносителя от гелиоколлектора до бака и обратно. Контролер управления необходим для контроля над работой всех частей системы, в том числе для защиты от перегревания.

В конструкцию солнечного коллектора входит медная панель, которая покрыта высокоселективным материалом. Корпус чаще всего выполнен из алюминия. Стекло используется только ударопрочное и с малым содержанием металла.

Как работают

Панель солнечного коллектора преобразует инфракрасное излучение в тепловую энергию. Полученное тепло, передаётся теплоносителю, который по трубам протекает в бак-аккумулятор. Там он передаёт тепло воде, тем самым нагревая её. Остывший теплоноситель обратно возвращается в солнечный коллектор, и всё повторяется снова.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.

Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.

Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

  • удобный монтаж;
  • простое обслуживание;
  • низкие теплопотери;
  • длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.

Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Нюансы по использованию коллекторов для отопления или для нагрева воды

Количество устройств определяется в зависимости от потребностей. Солнечные гелиоколлектора можно объединять в группы. Объём и температура нагретой воды при этом зависят сразу от многих факторов, в том числе от температуры и погоды на улице, количества используемой воды и так далее. Поэтому температура нагрева воды будет разной каждый день.

Перед тем как купить коллектор, следует точно определить цель использования и где он будет расположен. Чтобы правильно подобрать модель и количество.

Как сделать своими руками

Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.

Схема сборки

  1. Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
  2. На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
  3. Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
  4. В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
  5. После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
  6. Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
  7. Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
  8. После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.

Цена и окупаемость

С финансовой точки зрения солнечные гелиоколлектора необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система.Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные гелиоколлектора не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Особенности эксплуатации солнечного коллектора в Подмосковье. Личный опыт

Идеи о том, как сэкономить, но при этом иметь все блага цивилизации на приусадебном участке без централизованного электро- и водообеспечения, не дают «самоделкиным» покоя. Но зачастую, когда речь заходит об инженерном оборудовании, работающем на «зелёной» энергии, то застройщики от него отмахиваются. Мол, всё это не подходит для наших широт и суровых природных условий с коротким летом, частыми дождями и небольшим количеством по-настоящему жарких дней. Однако опыт пользователей FORUMHOUSE говорит об обратном.

Из этой статьи вы узнаете:

Как своими руками собрать недорогой гелиоколлектор.

Есть ли экономическая выгода от солнечного коллектора, установленного в Подмосковье.

Как своими руками собрать бюджетный солнечный коллектор

Если за границей солнечные батареи, а также гелиоколлекторы давно стали привычным оборудованием инженерной системы загородного дома, то у нас это всё ещё экзотика. Сказывается высокая цена на фирменные установки, а также скепсис домовладельцев, которые не хотят вкладывать деньги в дорогую «игрушку».

Именно желание сэкономить и при этом получить на даче источник горячей воды для летнего душа натолкнуло пользователя портала с ником izhur на мысль: а почему бы не попробовать сделать гелиоколлектор самостоятельно. А заодно – на практике проверить, будет ли толк от этой системы в средней полосе России (Подмосковье).

Думаю, что мысль использовать энергию солнца для нагрева воды приходила не только мне. Но покупать дорогой гелиоколлектор «от фирмы» для эксплуатации на даче мне не хотелось. Тем более, распространено мнение, что толку от него в нашем климате мало. Поэтому я решил засучить рукава и сделать солнечный коллектор самостоятельно и заодно проверить эффективность его работы. Тем более, что старый «народный» летний душ, изготовленный на базе двух полиэтиленовых баков, честно прослужив 4 года, пришёл в негодность.

Чтобы сравнить «было» и «стало», вначале расскажем о старой системе. Летний душ пользователя представлял собой два бака по 40 литров каждый, установленных на крыше «помывочного домика». Первый бак – для горячей воды, второй – для холодной. Вода накачивалась в ёмкости из колодца при помощи электрического насоса. Уровень жидкости контролировался «на глаз».

Душ работал так: вода в первом баке нагревалась электрическим нагревателем и подавалась через обычный садовый шланг к смесителю. Если вода перегревалась (даже при наличии терморегулятора), к ней подмешивалась холодная вода из второго бака, которая также поступала к смесителю через садовый шлаг. Но за четыре года активной эксплуатации баки, под влиянием УФ излучения, потрескались и пришли в негодность.

Можно сказать, всё, что не делается — к лучшему. Наступил черёд модернизации системы. Я сделал плоский алюминиевый гелиоколлектор, с поликарбонатным покрытием, площадью 2 кв. м. Мощность установки примерно 1.5 кВт. Вес – 7 кг.

Пользователь остановился на этой конструкции (плоский гелиоколлектор), т.к. второй тип солнечного коллектора — т.н. «вакуумник», хотя и имеет больший КПД, более дорогой и сложный для изготовления в домашней мастерской.

Кстати, большая часть гелиоколлекторов для домашнего использования, даже промышленного изготовления, имеют площадь до 2 кв. м. Опыт показал, что такие системы проще изготовить и смонтировать даже в одиночку. Мощность системы (при необходимости) наращивается путём объединения нескольких солнечных коллекторов в одну группу.

После тщательного изучения FORUMHOUSE пользователь остановился на плоском варианте гелиоколлектора. Для этого потребовалось освоить пайку алюминиевых трубок твёрдым припоем. Стоимость трубок составила около 450 руб. Также гелиоколлекторы собирают на базе полипропиленовых труб, трубок из меди или гофрированной нержавейки.

Я сделал гелиоколлектор из нержавеющей гофрированной «пятнадцатой» трубы. Её цена – 78 руб. за 1 погонный метр. Площадь коллектора – около 1 кв. м. Вода поступает в бочку на 160 литров, утеплённую пенофолом толщиной в 1 см. Перепад высоты точки забора воды и входа в коллектор — 2 метра. Себестоимость всей системы – менее 1500 руб.

«Поколдовав» с точкой сброса воды (перенеся её из верхней в нижнюю треть гелиоколлектора), пользователь добился естественного и более комфортного перемешивания слоёв холодной и горячей воды. К вечеру вода в бочке, смешавшись, нагревается до рабочей температуры в 40-45 °C. В пасмурные дни – до 30-35 °C.

Кроме этого, есть вариант солнечного коллектора, когда в листе ЭППС вольфрамовой нитью, согнутой в виде буквы «П», присоединённой к трансформатору т.н. электрическим терморезаком, «фрезеруются» канавки в виде змейки. В корпус гелиоколлектора врезаются штуцеры для подводящей и отводящей воду магистрали. Далее на лист экструзионного пенополистирола, на «жидкие гвозди», наклеивается тонкий оцинкованный железный лист или лист алюминия. Затем металл красится в чёрный цвет, и бюджетный и вполне работоспособный вариант гелиоколлектора практически готов. Остаётся только установить его, присоединить магистрали к подводящему баку (ёмкости, где находится холодная вода), накопительному (хорошо утепленному) баку для аккумулирования нагретой воды и заполнить систему водой.

Возвращаемся в гелиоколлектору izhur. В качестве ёмкостей для воды пользователь приобрёл две полиэтиленовые бочки по 160 литров, по цене 700 руб. за каждую (здесь и далее цены указаны за 2012-2013 годы). Бочки обвязываются при помощи полипропиленовых труб. Такие трубы проще монтировать (паять специальным паяльником) и, в отличие от металлопластиковых, в местах соединений (в фитингах) сохраняется одинаковое сечение.

Процесс монтажа солнечного коллектора наглядно демонстрируют следующие фотографии. Из профильной трубы сваривается рама под гелиоколлектор. Угол наклона рамы 45 градусов. Коллектор ориентируется строго на юг.

Делается рама и подставка под бочки.

В подставке высверливаются отверстия для труб.

Подставка монтируется на крыше летнего душа.

В бочку (для горячей воды) врезается ТЭН.

Если посмотреть на дно бочки, то видно 3 выхода. 2 выхода нужны для подключения магистрали от гелиоколлектора, а 3-й вывод идёт в смеситель на лейку душа. Все соединения труб – «американки». Так проще, прямо на месте, прикрутить/открутить трубы и собрать систему. Все трубы дополнительно утеплены.

От бочек с горячей и холодной водой к смесителю идут шланги (обычные садовые, одетые в утеплитель из вспененного полиэтилена – «шубку», закреплённые на штуцерах при помощи хомутов). Перед смесителем оба шланга соединяются шунтом с шаровым краном.

Это сделано для удобства. Например, израсходовав в баке всю горячую воду, пользователь на шунте открывает шаровый кран, и уровень воды в бочках выравнивается, а при подаче воды из шланга обе бочки одинаково заполняются водой.

Далее кран перекрывается, и гелиоколлектор функционирует по следующему принципу: холодная вода поступает в нижний патрубок коллектора, нагревается, поднимается и через верхний патрубок поступает в накопительную бочку.

Также пользователь организовал забор воды только из верхних, более нагретых слоёв, т.к. горячая вода, попадая в бочку, устремляется вверх, а холодная остаётся внизу. Для этого на поплавке из куска пенопласта в бочке с горячей водой от дна поднимается гибкий гофрированный заливочный шланг от стиральной машины.

Для контроля уровня жидкости в систему врезана прозрачная трубка, в которой помещен черный поплавок.

В завершении монтажа системы пользователь утеплил бочки пенофолом (два слоя по 5 мм каждый), а сверху бочки с горячей водой положил круг, вырезанный из ЭППС, толщиной 50 мм.

Бочка для холодной воды утеплена «за компанию», чтобы выдержать единый дизайн.

Такое утепление, конечно, недостаточное. Правильно: надо утеплить бочку минеральной ватой, толщиной около 100 мм, или пенопластом в 5 см.

Экономическая выгода от установки гелиоколлектора в Подмосковье

Испытания показали, что гелиоколлектор отлично работает даже в условиях Подмосковья. Система эксплуатируется следующим образом. С вечера баки заполняются водой, примерно 120-130 литров. Солнце начинает освещать гелиоколлектор в 8:30 утра (до этого на коллектор падает тень от дома). Часам к четырём солнечный коллектор затеняется деревом, которое впоследствии спилили.

После 6 часов вечера лучи падают на гелиоколлектор по касательной, и КПД системы снижается.

В итоге: 120 литров холодной воды, залитой в систему из колодца (температура воды – около 8 °C) при температуре воздуха в 22-24 °C к трем часам дня нагревается до 45 °C. К пяти часам температура воды в баке поднимется до 52 °C.

В облачные дни при температуре воздуха 18-20 °C вода в бочке нагревалась до 35 °C, и это при недостаточном утеплении.

Я специально записывал данные электросчетчика. Если раньше, до использования солнечного коллектора мы на даче «нажигали» света в месяц около 300 кВт, то после установки – по 150 кВт. Если учесть, что у нас 1 кВт стоит 4 рубля, то экономия получается 600 руб. в месяц. При проживании с мая по октябрь, а это практически пять месяцев, экономия составила 3000 рублей.

По расчётам пользователя, гелиоколлектор, с учётом затрат на всю реконструкцию системы летнего душа, окупится за 2 года эксплуатации. Т.к. гелиоколлектор доказал свою эффективность, пользователь планирует сделать небольшой солнечный коллектор (площадью до 1 кв. м) для рукомойника в доме.

Подведя итог, скажу: солнечный коллектор – штука полезная и позволяет экономить на энергоносителях. Работает, нагревая воду весной, летом и ранней осенью. Система энергонезависима. Даже если вырубили электричество, вы не останетесь без горячей воды и душа. Солнечный коллектор не надо растапливать, как дровяную водогрейную колонку. Гелиоколлектор можно спокойно оставить на неделю, ничего не сломается и не выкипит, а приехав на дачу в пятницу, у вас уже нагрето 120-150 литров воды!

Добавим, что друг пользователя, как-то подсчитав, сколько в день незаметно «сжирает» его хорошо утеплённый электрический водонагреватель на 80 литров, задумался о том, как вписать в систему ГВС коттеджа гелиоколлектор и тем самым сэкономить.


Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

С помощью простого гелиоколлектора можно подогреть не только воду для нужд жильцов, но и воздух в небольшом помещении

Многие из нас главным неудобством жизни на даче считают отсутствие централизованной подачи горячей воды: ни помыться с комфортом, ни посуду помыть… Выход, конечно, есть — приобрести оборудование для нагрева воды. Но большинство таких устройств требуют либо электроэнергии, либо газа, либо другого топлива, и их эксплуатация обходится недешево. Для домика «летнего проживания», где мы бываем исключительно в выходные несколько месяцев в году — трата сомнительная.

Однако на каждой даче есть бесплатный источник энергии — это солнце. А коллектор для его использования можно сделать своими руками.

Что такое гелиоколлектор
Гелиоколлектор — это прибор для преобразования солнечной энергии в тепловую. Многие путают солнечную батарею и гелиоколлектор. Однако отличаются они принципиально: первая преобразовывает солнечную электроэнергию в электрическую, а второй — в тепловую. Часто оба устройства используют вместе — как, например, в новозеландском доме на фото выше.

Гелиоколлекторы, конечно же, продаются: если покупка вписывается в ваш бюджет дачника, не нужно «городить огород» — просто купите и подключите прибор. Стоимость простейшего солнечного нагревателя начинается примерно от 30 тысяч рублей и зависит от многих факторов, разобраться в которых вы можете самостоятельно.

На фото: солнечный вакуумный коллектор SCH-14-20 для круглогодичного применения. Фото с сайта gelioservice.ru

Этот материал мы адресуем тем, кто не подумал о покупке заранее и уехал из города на дальнюю дачу в н-скую глушь. А теперь пытается решить вопрос при помощи подсобных материалов и хозяйственного магазина из ближайшего городка.

Технических параметров заводского оборудования гелиоколлектор-самоделка вряд ли достигнет, но польза от него очевидна: вода на вашей даче станет теплой почти даром.

На фото: в этом австралийском энергосберегающем доме гелиоколлектор используется для нагрева воды

Солнечный нагреватель для воды
Солнечная энергия нагревает пластину-абсорбер, которая передает тепло воде, протекающей по трубкам. С помощью гелиоколлектора можно нагреть воду до 50 градусов и выше, что достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

Из чего состоит:

Плата абсорбера. Чем больше площадь абсорбера, тем больше тепла можно получить. Обычно в самодельных приборах площадь абсорбера составляет 2 – 3 кв.м. Плату лучше делать из материала с большой теплопроводностью — меди, можно алюминия или стали.

Для эффективного теплосъема важен контакт трубок с платой. Лучше всего использовать пайку, но можно и просто хорошо прижать элементы с помощью крепежа.

Трубки. Лучше — из теплопроводных материалов (медь, латунь, алюминий), но можно использовать и полимерные, правда, результат будет хуже.

Иллюстрация с сайта isolar.ru

Теплоизоляция дна и стенок коллектора снижает тепловые потери в атмосферу. Ее задача — передать максимальное количество тепла воде в трубках. В качестве теплоизоляции обычно используют традиционные стеновые утеплители толщиной 20-50 мм.

Стекло. Можно нагреть плату с трубками, но прохладный ветер осенью или весной сдует большую часть полученного тепла (вспомним автомобильный радиатор с вентилятором). Прозрачная изоляция, то есть собственно стекло, уменьшает тепловые потери.

Кожух. Для изготовления рамы по периметру коллектора применяют самые разные материалы — антисептированные доски, пластиковые и деревянные рамы от старых окон, алюминиевые профили и т.д. Для днища используют многослойную фанеру, ОСБ, доски и другие подручные материалы.

Иллюстрация с сайта du-alex.ru

Важно: Физика процесса нагрева платы и трубок такова, что многое зависит от их поверхности. Часть солнечной энергии поглощается (это хорошо для дальнейшей передачи ее воде), но затем часть полученного тепла за счет излучения (эмиссии) теряется (это плохо для нагрева воды). Поэтому при изготовлении гелиоколлектора своими руками лучше не поскупиться на селективную черную краску или даже специальное покрытие. Конечно, эффект от обычной термостойкой черной краски тоже будет, но меньше (помните, в советские времена таким образом красили автомобильные баки на крышах летнего душа?).

Иллюстрация с сайта specsiz.wordpress.com

Как нагреть воду в баке?
Итак, с помощью абсорбера мы получаем в коллекторе тепло. Как передать его в накопительный бак, чтобы использовать воду для мытья посуды и принятия душа? Для этого используют различные системы циркуляции воды.

Контур — один или два:

  • В одноконтурной системе нагретая вода сама (она легче холодной) поднимается в бак (он должен быть выше) и она же отбирается для бытовых нужд. Простейшая автоматика в виде поплавка туалетного бачка доливает холодную воду.

Это самая простая схема с высоким КПД, но при минусовых температурах появляются проблемы с замерзанием воды.

  • В системах с двумя контурами в контуре солнечного коллектора находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками), а тепловая энергия от теплоносителя передается воде в баке-накопителе с помощью теплообменника (спиральная труба — «змеевик»).

Такие системы могут работать при минусовых температурах, но периодически, как в автомобиле, надо менять « незамерзайку » .

Иллюстрация с сайта hdinterior.ru

Циркуляцияестественная или принудительная:

  • Для движения воды (теплоносителя) от коллектора к баку может использоваться естественная циркуляция — простая и дешевая, но у нее целый ряд минусов: малая эффективность в пасмурные дни, потери тепла из-за низкой скорости движения воды, необходимость размещения бака-накопителя выше коллектора, неуправляемая работа с возможностью перегрева бака.
  • Более совершенны системы с принудительной циркуляцией теплоносителя с помощью циркуляционных насосов. При такой схеме увеличивается эффективность работы системы, бак может устанавливаться в любом удобном месте, возможны круглогодичная работа и применение элементов автоматики в управлении. Но все это — дополнительные расходы на оборудование и электропитание насоса.

Совет: Для максимального эффекта плоскость гелиоколлектора должна находиться перпендикулярно лучам солнца. В средней полосе России гелиоколлекторы обычно наклоняют на 50 – 60 градусов.

Солнечный коллектор своими руками

Гелиоприемник сделан из пустых банок из-под пива или других напитков, которые окрашены матовой черной краской, устойчивой к высоким температурам. Верхняя часть (крышка) банки специально разработана для обеспечения большей эффективности теплообмена между воздухом и поверхностью банки. (Просьба соблюдать технологию!).

Когда солнечно, независимо от наружной температуры, воздух нагревается в банках очень быстро. Вентилятор возвращает воздух обратно с подогревом воздуха, и в комнате тепло.

1. Готовим банки

Для начала мы собрали пустые банки, из которых составим панели солнечных батарей. Надо мыть банки сразу, как только они начинают распространять запахи. Внимание! Банки, как правило, сделаны из алюминия, но есть также некоторые из железа. Банки могут быть проверены с помощью магнита.

В днище каждой баночки вставляется пробойник (или гвоздь) и делаются аккуратные отверстия, хотя можно и просверлить дрелью. Затем вставляется суппорт и искажается в соответствии с рисунком.

Вместо этого, Вы можете использовать специальные инструменты или большие крестовые отвертки. Верхняя часть банки режется ножницами и изгибается так, чтобы получился «плавник». Его миссия заключается в содействии турбулентному потоку воздуха, чтобы собрать как можно больше тепла от нагретой стенки банки. (Просьба соблюдать технологию!) Всё это необходимо сделать до склеивания банок.

2. Удаляем жир и грязь с поверхности банки

Любое синтетическое средство обезжиривания будет служить достаточно хорошо для этой цели. Обезжиривание выполнять только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

3. Садим банки на клей

Лента клея или силикона на банке устойчива к высоким температурам, по крайней мере, до 200 °C. Есть также продукты для склеивания, которые могут выдержать до 280 ° C или 300 ° C. Донышко банки и верх идеально подходят друг к другу, аккуратно нанесите клей. Подробно разрез склеенных банок можно увидеть на рисунке.

Чтобы не промахнуться с вертикалью-горизонталью, лучше заранее сделать шаблон из двух досок, сбитых гвоздями под углом 90 градусов. Шаблон на рисунке, будет оказывать поддержку во время сушки банок в целях получения прямой трубы — солнечного тоннеля.

4. Делаем каркас

Коробки впускной и выпускной части сделаны из дерева или алюминия, толщиной 1 мм; зазоры в краях закрываются клейкой лентой или термостойким силиконом. Круглые отверстия по размеру банок выполнены специальной насадкой на дрель, или буром.

5. Склеиваем коробку

Клей сохнет очень медленно. Не забудьте дать ему высохнуть в течение хотя бы 24 часов. Корпус Гелиоприемника сделан из дерева. Задняя часть коробки солнечного коллектора – из фанеры. В целях дальнейшего укрепления структуры вы можете сделать внутреннюю стенку.

6. Теплоизоляция солнечного коллектора

Между разделами применяется изоляция – из стекловолокна или пенопласта. Все это закрывается крышкой из тонкой фанеры. Обратите особое внимание на изоляцию вокруг отверстия для входа и выхода воздуха в солнечном коллекторе.

7. Крепление солнечного коллектора

В конце работы Гелиоприемник окрашивается в черный цвет, и помещается в шкаф. Сверху покрывается оргстеклом, тщательно подогнанным к раме. Поликарбонат / Оргстекло должен быть (желательно) слегка выпуклый, чтобы получить большую прочность.

Эта конструкция не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать. Это может быть решено простым способом — путем установки клапана или задвижки, что позволит уменьшить потери тепла.

Дифференциальный термостат управляет работой вентилятора и включается/выключается. Этот термостат можно купить в магазинах электронных компонентов. Устройство имеет два датчика:

Один установлен в верхнее отверстие для теплого воздуха, другой — внутри нижнего канала прохладного воздуха Коллектора. Если Вы грамотно установили порог температуры, солнечный коллектор может производить в среднем около 1-2 кВт энергии для отопления. Это в основном зависит от того, каков солнечный день.

Генеральная репетиция солнечных коллекторов была сделана во дворе перед установкой системы на дому. Это был солнечный зимний день, облаков нет. В качестве вентилятора был использован небольшой кулер, извлеченных из неисправного блока питания к компьютеру. После 10 минут солнечного света от солнечных коллекторов температура воздуха достигала 70 ° C!

После завершения установки коллекторов на стене дома, когда температура окружающего воздуха от -3 ° C, от солнечного коллектора выходило 3 м3/мин (3 кубических метров в минуту) нагретого воздуха.

Температура нагретого воздуха поднялась до +72 ° C. Температура измерялась с помощью цифрового термометра. Для расчета мощности Коллектора солнечной тепловой энергии, мы взяли воздушный поток, а средняя температура воздуха — на выходе из блока. Расчетная сила, которую дал солнечный Коллектор, составляла примерно 1950 Вт (ватт), что почти в 3 л.с. (3 л.с.)!

Добавить комментарий