Воздушный солнечный коллектор для отопления дома своими руками

Как выполнить солнечный коллектор

Разные солнечные коллекторы возникли на рынке очень много давно. Это устройства, которые применяют солнечную энергию чтобы нагреть воду на бытовые нужды. Но получить востребовательность среди клиентов им мешает большая цена, это беда всех экологически чистых источников энергии. К примеру, общие расходы на покупку и процесс установки установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но решение нашлось: можно создать солнечный коллектор собственными руками из доступных по стоимости материалов. Какими способами это осуществить, будет рассказано в этом материале.

Как не прекращает работу солнечный коллектор?

Рабочий принцип коллектора построен на поглощении (абсорбции) тепловой солнечной энергии специализированным приемным устройством и передачей его с небольшими потерями тепловому носителю. В качестве приемника применяются медные или трубки из стекла, покрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что прекраснее всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Носителем тепла очень часто выступает вода, порой – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отапливания дома и горячего водообеспечения бывают подобных видов:

• воздушные;
• водяные плоские;
• водяные вакуумные.

Среди других воздушный солнечный коллектор выделяется конструктивной простотой и, исходя из этого, самой небольшой стоимостью. Он собой представляет панель – приемник радиации солнца из металла, заключенный в герметичный корпус. Лист стали для лучшей отдачи тепла снабжен с задней стороны ребрами и уложен на днище с теплоизоляцией. В передней части установлено прозрачное стекло, а по обоим бокам корпуса есть проемы с фланцами для подсоединения воздушных каналов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит со второй.

Нужно сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет собственные специфики. Из-за их низкой эффективности для обогревания помещений необходимо использовать несколько аналогичных панелей, соединенных в батарею. Также, обязательно потребуется вентилятор, так как воздух который нагрелся из коллекторов, присутствующих на кровле, своими силами вниз не пойдёт. Важная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Обычное устройство и рабочий принцип дают возможность исполнять изготовление коллекторов воздушного типа собственными руками. Но понадобится много материала для нескольких коллекторов, а разогреть воду при их помощи все равно не выйдет. В связи с этими причинами домашние мастера любят заниматься водяными нагревателями.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления самый большой интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначающиеся для нагрева воды. В металлическом корпусе или сплава алюминия четырехугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник делается из алюминия или меди, покрытой поглощательным слоем черного цвета. Как и в прошлом варианте, снизу пластина отгорожена от дна слоем материала для теплоизоляции, а роль крышки играет крепкое стекло или поликарбонатный материал. Ниже на рисунке нарисовано устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его тепловому носителю, двигающемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло исполняет 2 функции: пропускает к теплообменному аппарату радиацию солнца и служит защитой от осадков и ветра, уменьшающих продуктивность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы в середину не попадала пыль и стекло не теряло светопроницаемости. Снова же, тепло лучей солнца не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого может зависеть производительная работа солнечного коллектора.

Этот вид – очень распространенный среди потребителей из-за хорошего соотношения цена — качество, а среди домашних умельцев — из-за причины относительно несложной конструкции. Но использовать такой коллектор для отапливания можно только на юге, с уменьшением температуры воздуха снаружи его продуктивность существенно падает из-за высоких потерь тепла через корпус.

Устройство вакуумного коллектора

Еще 1 вид водяных солнечных нагревателей делается с использованием новейших технологий и авангардных технических решений, а поэтому относится к высокой категории цен. Подобных решений в коллекторе реализовано два:

• теплоизоляция при помощи вакуума;
• применение энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при отрицательной температуре.

Замечательный вариант обезопасить абсорбер для коллектора от потерь тепла – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена в середину колбы из крепкого стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через какую течет тепловой носитель. Что происходит: хладагент под лучами солнца закипает и обращается в пар, он подымается по трубке вверх и от соприкасания с носителем тепла сквозь тонкую стенку опять переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает намного больше энергии тепла, чем при простом нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, чем ее удельная теплоемкость, а поэтому вакуумные солнечные коллекторы очень продуктивны. Конденсируясь в трубе с проточным носителем тепла, хладагент передает ему всю теплоту, а сам течет вниз за новой порцией солнечной энергии.

Благодаря собственному устройству вакуумные нагреватели не боятся невысоких температур и берегут собственную трудоспособность даже на морозе, а поэтому используют на севере. Интенсивность водонагрева в данном случае меньше, чем летом, так как в зимний период на землю поступает меньше тепла от солнечных лучей, часто мешает облачность. Ясно, что сделать колбу из стекла с откачанным воздухом дома просто невозможно.

Примечание. Есть вакуумные трубки для коллектора, заполняемые прямо носителем тепла. Их минус – методичное подключение, при поломке одной колбы понадобится менять весь бойлер.

Как сделать солнечный коллектор?

Перед тем как начать работу, необходимо сформироваться с размерами грядущего водонагревательного аппарата. Сделать правильный расчет площади теплопередачи сложно, многое зависит от интенсивности излучения солнца в этом регионе, размещения дома, материала нагревательного контура и так дальше. Правильным будет сказать, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его габариты наверное обходятся местом, где предполагается его ставить. Значит, нужно исходить из площади данного места.

Корпус большого труда не составит сделать из древесины, проложив на днище слой пенополистирола или ваты на минеральной основе. Также для данной цели хорошо применять створки устаревших окон из дерева, где сбереглось хотя бы одно стекло. Выбор материала для приемника тепла внезапно широк, чего только не применяют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот список распространенных вариантов:

• тонкостенные медные трубки;
• разные полипропиленовые трубы с тонкими стенками, лучше всего черного цвета. Отлично подойдёт полиэтиленовая РЕХ труба для водомерного узла;
• внешний трубный змеевик старого холодильника;
• трубки из алюминия. Правда, объединять их труднее, чем медные;
• радиаторы панельные из стали;
• черный садовый шланг.

Примечание. Не считая указанных, есть много экзотических версий. К примеру,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или бутылок из платика. Такие же прототипы выделяются необычностью, но просят существенного вложения труда при сомнительной отдаче.

В собранный корпус из дерева или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным теплоизолятором нужно уместить лист металла, накрывающий всю территорию грядущего нагревателя. Отлично, если найдется лист алюминия, но подойдёт и тонкая сталь. Ее следует покрасить в черный цвет, а потом положить трубы в виде змеевика.

В не сомнения, коллектор чтобы нагреть воду прекраснее всего выйдет из труб сделанных из меди, они прекрасно передают тепло и будут служить долгое время.Полотенцесушитель плотно прикрепляется к металическому экрану скобками или любым остальным доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для водоподачи.

Так как это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла необходимо закрыть сверху прозрачной конструкцией – стеклом или прозрачным пластиком. Заключительный легче отделывается и лучше в работе, не разобьется от ударов града.

После сборки солнечный коллектор нужно установить на место и присоединить к накопительному бачку для воды. Когда дают возможность условия монтажа, то можно организовать естественную движение воды по замкнутому контуру между бачком и нагревателем, в другом случае в систему включается циркулярный насос.

Заключение

Воплощать в жизнь домашнее отопление солнечными коллекторами, выполненными собственными руками, – симпатичная перспектива для большинства владельцев дома. Обитателям южных районов данный вариант более доступен, только придется заполнить систему антифризом и как необходимо утеплить корпус. На севере рукодельный коллектор сможет помочь подогреть воду на хознужды, но для обогревания дома его не хватит. Проявляется холод и короткий световой день.

Воздушный солнечный коллектор для отапливания дома

Воздушные коллекторы в зимнее время года уменьшают топливный расход (газа, электричества), на котором не прекращает работу котёл до 52%. Летом модуль не прекращает работу на поддержание влажностного климата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Рабочий принцип построен на обычных физических законах. Лучи солнца проникая в атмосферу земли почти не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит как только ультрафиолетовое излучение проникает на твёрдые поверхности. Под воздействием лучей солнца грунт и остальные предметы греются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов применяет описанное явление, накопляя тепло и направляя его в пространство помещения. В конструкции присутствуют следующие детали:

• корпус с тепловой изоляцией;
• нижний экран, абсорбер;
• отопительный прибор с накопляющими ребрами;
• верхняя часть из силикатного стекла или поликарбонатного пластика.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Главное предназначение: нагнетание воздуха который нагрелся в помещения для жилья. Во время работы вентиляторов формируется понудительная конвекция, благодаря которой холодные массы воздуха поступают в блок коллектора.

Принцип обогревания и его результативность

Абсорберы воздушных коллекторов выполняют черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под влиянием излучения солнца. Температура окружающей среды в коллекторе может достигать 70-80°С. Тепла с избытком хватает для настоящего обогревания помещений скромной площади.

Рабочий принцип воздухонагревателя следующий:

• воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
• в середине блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру в середине ящика до 70-80°С;
• происходит нагрев воздуха;
• разогретые массы воздуха принудительно нагнетаются в обогреваемого помещения.

В фабричных моделях обеспечение воздушной циркуляции выполняется с помощью вентиляторов, включенных к фотоэлектрическим панелям. Как только УФ излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать определенное количество электрической энергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. В зимний период интенсивность излучения Солнечного света уменьшается.

Система солнечного воздушного обогревания возмещает около 30% требуемого для строения тепла. Полная окупаемость достигается на протяжении 2-3 лет. Если взять во внимание, что рабочий принцип связан с применением установки и для чистого воздуха, а на протяжении года формируется около 4000 кВт, правильность применения становится еще очевиднее.

В Европе большое распространение получило конструкторское решение «солнечная стенка». Конструкция состоит в следующем:

• в здании одна из стен делается из накопляющего материала;
• перед панелью ставится перегородка из стекла;
• на протяжении дня тепло собирается, после этого отдается в пространство помещения ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор выполняется не на всю стенку. Вверху и внизу предполагают раздвигающиеся шторки.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Как и из чего выполнить воздушный коллектор

Главное положительное качество солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. Если появится желание можно создать рукодельное солнечное отопление воздушное приватного дома, потратив на это мало средств.

Для начала понадобится выполнить расчеты продуктивности, потом выбрать вид конструкции и подобрать материалы для производства. Корпус и абсорберы можно сделать из средств находящихся под рукой, значительно сэкономив бюджет.

Как выполнить расчёты коллектора

Вычисления делаются так:

• каждый м? от площади коллектора даст 1,5 кВт/час энергии тепла, при условиях, что будет солнечная погода;
• для настоящего обогревания помещения требуется 1 кВт энергии тепла на 10 м?.

Примерный расчет мощности покажет, что для отапливания дома для жилья на 100 м? следует установить коллекторы общей площадью 7-8 м?. Для оснащения самой большой продуктивности нужно определить сторону дома с самой большой интенсивностью излучения ультрафиолета. Опыт говорит, что хорошее место для установки — это кровельный скат или южная стенка строения.

Типы конструкции коллектора

Классификация выполняется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель в большинстве случаев имеет надувной каркас, с 2-мя снимающимися панелями. Если понадобится модуль легко убирается, разбирается и переносится в иное место. Выполнить собственными руками конструкцию надувного типа вряд ли выйдет.

Дома исполняют сборку неразборного корпуса. Это ящик из дерева с абсорбером, отопительным прибором и верхним прозрачным экраном. Во время изготовления применяют подручные средства: профилированый настил, металлические пивные банки, силикатное стекло.

Материалы для производства коллектора

Для нагнетания воздуха в обогреваемого помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подходят кулеры, снятые со старого компьютера.

Домашнее отопление солнечным коллектором, изготовленным собственными руками

Главной задачей солнечного коллектора считается переустройство получившейся от солнечных лучей энергии в электричество. Рабочий принцип и конструкция оборудования несложные, благодаря этому технически выполнить его легко. В основном, получившуюся энергию применяют для обогрева строений. Изготовление солнечного коллектора для отапливания дома собственными руками Начать надо с выбора всех деталей.

Домашнее отопление при помощи изменения энергии солнца в электрическую применяется, в основном, в качестве добавочного теплового источника, а не ключевого. С другой стороны, если установить конструкцию внушительной мощности, а все приборы в доме переделать под электричество, тогда можно обойтись только солнечным коллектором.

Но никогда не забывайте, что теплоснабжение при помощи солнечных коллекторов без добавочных источников тепла можно исключительно в южных регионах. При этом панелей должно быть довольно много. Их нужно располагать поэтому, чтобы на них не падала тень (к примеру, от деревьев). Разместить панели следует лицевой стороной по направлению, максимально освещаемом солнцем в течении дня.

Хоть сейчас есть много разновидностей подобных устройств, рабочий принцип у всех аналогичный. Каждая схема забирает энергию солнца и передаёт её потребителю, собой представляет контур с последовательным размещением приборов. Комплектующими, производящими электрическую энергию, являются фотоэлектрические панели или коллекторы.

Коллектор состоит из трубок, которые постепенно соединены со входным и отверстием для выхода. Также они могут размещаться в виде змеевика. В середине трубок находится техническая вода или смесь воды и антифриза. Порой они наполняются просто потоком воздуха. Циркуляция выполняется благодаря физическим явлениям, таким как исчезновение, изменение агрегатного состояния, давление и плотность.

Абсорберы исполняют функцию сбора солнечной энергии. Они имеют вид сплошной пластины металла чёрного цвета либо конструкции из большинства пластин, соединённых между собой трубками.

Для производства крышки корпуса применяют материалы с большой пропускной способностью света. Очень часто это либо акриловое стекло, либо закалённые виды силикатного стекла. Порой применяются полимеры, но изготовление коллекторов из пластика не рекомендуется. Это связывают с его большим расширением от нагревания солнцем. В результате может случиться разгерметизация корпуса.

Если система будет использоваться только осенью и весною, то в виде теплоносителя можно применять воду. Но в зимнее время её нужно поменять на смесь антифриза и воды. В традиционных конструкциях роль носителя тепла играет воздух, который двигается по каналам. Их можно создать из обыкновенного профилированного металлического листа.

Если коллектор нужно ставить для обогревания маленького строения, которое не подключено к независимой отопительной системе приватного дома или централизованным сетям, то подходит обычная система с одним контуром и ТЕНОМ в её начале. Схема обычная, но правильность её установки оспаривается, так как работать она будет только солнечным летом. Но для её функционирования не понадобятся циркулярные насосы и добавочные нагреватели.

При 2-ух контурах все намного проблематичнее, но кол-во дней, когда станет активно вырабатываться электрическая энергия, становится во много раз больше. При этом коллектор будет обрабатывать лишь один контур. Значительная часть нагрузки возлагается на одно устройство, которое не прекращает работу на электрической энергии или другом виде топлива.

Хоть продуктивность устройства зависит от численности солнечных деньков в году, а стоимость на него завышена, оно все равно пользуется огромной популярностью среди населения. Не меньше распространённым считается производство солнечных теплообменных аппаратов собственными руками.

Гелиосистемы классифицируются по самым разным параметрам. Однако в приборах, которые можно сделать своими руками, необходимо смотреть на вид носителя тепла. Подобные конструкции можно поделить на 2 типа:

• применение разных жидкостей;
• воздушные конструкции.

Первые используются очень часто. Они более производительные и дают возможность прямо присоединить коллектор к системе отопления. Также популярна классификация по температуре, в границах которой может функционировать устройство:

1. 1.
   

   Работающие в низкотемпературном диапазоне. Эти приспособления способны подогреть тепловой носитель максимум до 50 градусов. Используются они для подогрева воды в кабинах для душа, ваннах, в кухонной комнате, для огородного полива, а еще для увеличения комфорта в осенний и весенний период.

2. 2. Среднетемпературный диапазон. Могут подогреть тепловой носитель до 80 градусов. Они очень часто применяются для оснащения работы оборудования для отопления в личных домах.
3. 3. Высокотемпературные. Применяются в производительных цехах и прочих зданиях коммерческого назначения. Способны обогревать тепловой носитель до 200—300 градусов.

Заключительный вид гелиосистем не прекращает работу благодаря очень сложному принципу передачи энергии солнца. Оборудованию требуется много свободного места. Если расположить его на даче за городом, тогда оно занимает доминирующую часть участка. Для изготовления энергии потребуется необходимое оборудование, благодаря этому выполнить подобную солнечную систему своими силами будет почти что нереально.

Производственный процесс солнечного обогревательного прибора собственными руками довольно интересный, а готовая конструкция принесёт немало пользы хозяину. Благодаря данному устройству можно избавится от проблемы обогревания помещений, водонагрева и прочих главных бытовых задач.

Как пример можно привести созидательный процесс устройства отопления, какое будет поставлять воду которая нагрелась в систему. Самым доступным вариантом производства солнечного коллектора считается применение в качестве главных материалов бруска из дерева и фанеры, а еще древесно-стружечных плит. Как альтернативу можно применять профили из алюминия и листы металла, однако они обходятся дороже.

Все материалы обязаны быть влагостойкими, другими словами соответсвовать требованиям применения на чистом воздухе. Качественно сделанный и установленый солнечный коллектор послужит от 20 до тридцати лет. Поэтому материалы должны содержать нужные характеристики эксплуатации для использования в течении полного периода. Если корпус сделан из древесины или древесно-стружечных плит, тогда для увеличения служебного срока его наполняют водно-полимерными эмульсиями и лаком.

Сопутствующие материалы для производства можно либо приобрести на рынке в свободном доступе, либо выполнить конструкцию из материалов которые всегда под рукой, которые отыщутся в любом хозяйстве. Благодаря этому основное, на что ориентироваться, — это стоимость материалов и деталей.

Чтобы сделать меньше теплопотери, на днище короба ложится материал для изоляции. Для него можно применять вспененный полимер, минвату и т. п. Сегодняшняя промышленность предоставляет широкий выбор разных теплоизоляторов. К примеру, прекрасным вариантом станет применение фольги. Она не только устранит теплопотерю, но и будет отображать лучи солнца, а это означает, повысит нагрев носителя тепла.

В случае применения пенополистирола или полистирола для теплоизоляции можно вырезать для трубок канавки и устанавливать их аналогичным образом. В основном, абсорбер крепится к днищу корпуса и ложится по изоляционному материалу.

Теплоприемником солнечного коллектора выступает абсорбирующий компонент. Он собой представляет систему, которая состоит из трубок, по которой двигается тепловой носитель, и остальных деталей, изготавливающихся в большинстве случаев из листов меди.

Прекрасным материалом для трубчатой части считается медь. Но домашние мастера изобрели вариант подешевле — полипропиленовые шланги, которые сворачиваются в спиральную форму. Для подключения к системе при входе и выходе используются фитинги.

Подручные материалы и средства позволяется задействовать разные, другими словами фактически любые, которые есть в обиходе. Тепловой коллектор собственными руками можно сделать из старого холодильника, полипропиленовых и труб на основе полиэтилена, радиаторов панельного типа из стали и прочих подручных средств. Основополагающим фактором во время выбора теплообменного аппарата считается проводимость тепла материала, из которого он сделан.

Оптимальным вариантом для создания самодельного водяного коллектора считается медь. Она содержит самую большую проводимость тепла. Но применение медных трубок заместь полипропиленовых не значит, что устройство будет выдавать на порядок выше тёплой воды. На равных условиях медные трубки будут на 15—25% эффектнее, чем установка полипропиленовых заменителей. Благодаря этому использование пластика тоже считается целесообразным, стоит еще сказать, что он существенно дешевле меди.

Во время использования меди или полипропилена требуется делать все соединения (резьбовые и сварные) герметичными. Возможное размещение труб — параллельное либо в виде змеевика. Верх ключевой конструкции с трубками закрывается стеклом. При форме в виде змеевика сокращается количество соединений и, исходя из этого, возможное образование утечек, а еще обеспечивается одинаковое движение носителя тепла по трубкам.

Для покрытия короба можно применять не только стекло. В таких целях используют полупрозрачные, матовые или рифлёные материалы. Задействовать можно акриловые современные аналоги или литых пластиков.

Во время изготовления обычного варианта можно применять закалённое стекло или акриловое стекло, поликарбонаты и т. п. Прекрасной заменой станет использование полимерного этилена.

Главное не забыть учесть, что применение заменителей (рифлёных и поверхностей с матовым эффектом) содействует уменьшению пропускной способности света. В фабричных моделях используют для этого специализированное солярное стекло. Оно имеет чуть-чуть железа у себя в составе, что обеспечивает невысокую потерю тепла.

Чтобы создать накопительный бачок, можно применять любую ёмкость объёмом от 20 до 40 литров. Также используется схема с несколькими резервуарами, соединяющиеся между собой в одну систему. Бачок лучше всего теплоизолировать, в другом случае подогретая вода быстро остынет.

Если хорошо подумать, то аккумуляции в данной системе нет, а нагретый тепловой носитель приходится задействовать тот час же. Благодаря этому накопительная ёмкость применяется для:

• поддержания давления в системе;
• замены аванкамеры;
• распределения воды которая нагрелась.

Конечно, что солнечный коллектор, изготовленный собственными руками дома, не обеспечит качество и результативность, отличительные для моделей производственного производства. Применяя только подручные материалы, о большом коэффициенте полезного действия не стоит и говорить. В промышленных образцах подобные характеристики в пару раз выше. Однако и материальные затраты станут тут значительно короче, так как применяются подручные средства. Выполненная собственными руками солнечная установка намного увеличит уровень удобства в доме за городом, а еще уменьшит затраты на прочие энергетические ресурсы.

Солнечный коллектор, пошаговая сборка гелиосистемы своими руками