Как выполнить солнечный коллектор для отапливания собственными руками
Подорожание классических источников энергии побуждает собственников частных строений подбирать другие варианты обогревания жилья и водонагрева. Нужно согласится, экономическая составная часть вопроса отыграет главную роль во время выбора системы для отопления.
Один из самых перспективных способов энергообеспечения — переустройство излучения солнца. Для этого задействуют гелиосистемы. Понимая принцип их устройства и рабочий механизм, выполнить солнечный коллектор для отапливания собственными руками не будет составлять огромного труда.
Мы вам расскажем о особенностях конструкции гелиосистем, предложим обычную схему сборки и объясним материалы, которые можно применить. Рабочие шаги сопровождаются наглядными фотографиями, материал восполнен видео-роликами о создании и вводе в эксплуатирование самодельного коллектора.
Рабочий принцип и особенности конструкции
Современные гелиосистемы — один из видов других источников получения тепла. Они используются в качестве дополнительного оборудования для отопления, перерабатывающего излучение солнца в полезную домовладельцам энергию.
Они могут абсолютно обеспечить горячее водообеспечение и теплоснабжение когда на улице холодно только на юге. И то, если занимают очень приличную площадь и установлены на открытых, не затененных деревами площадках.
Не обращая внимания на огромное количество разных видов, рабочий принцип у них аналогичный. Каждая гелиосистема собой представляет контур с последовательным размещением приборов, и поставляющих энергию тепла, и передающих ее потребителю.
Ключевыми рабочими элементами считаются фотоэлектрические панели на фотоэлементах или солнечные коллекторы. Методика сборки солнечного генератора на фотопластинах немного тяжелее, чем трубчатого коллектора.
В данной заметке мы будем рассматривать другой вариант — коллекторную гелиосистему.
Коллекторы собой представляют систему трубок, скреплённых постепенно с выходной и входной магистралью или положенных в виде змеевика. По трубкам двигается техническая вода, поток воздуха или смесь воды с какой-нибудь незамерзающей жидкостью.
Циркуляцию активизируют физические явления: парообразование, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в иное и др.
Сбор и аккумуляция энергии солнца выполняется абсорберами. Это либо непрерывная пластина из металла с зачерненной наружной поверхностью, либо система индивидуальных пластин, присоединенных к трубкам.
Для производства верхней части корпуса, крышки, применяются материалы с высокой способностью к пропусканию потока света. Это может быть органическое стекло, аналогичные материалы из полимера, закаленные виды классического стекла.
Нужно сказать, что материалы из полимера довольно переносят плохо воздействие лучей ультрафиолета. Все разновидности пластика имеют довольно большой коэффициент температурного расширения, что нередко приводит к разгерметизации корпуса. Благодаря этому применение аналогичных материалов для производства корпуса коллектора стоит уменьшить.
Вода в виде теплоносителя может использоваться только в системах, которые предназначены для поставки добавочного тепла в осенне/весенний период. Если предполагается круглогодичное применение гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.
Если солнечный коллектор ставится для обогревания маленького здания, не содержащего связи с местным отоплением загородного дома или с централизованными сетями, строится самая простая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.
В цепочку не включают циркулярные насосы и нагревательные устройства. Схема очень проста, но работать она может только солнечным летом.
При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все намного проблематичнее, но и диапазон подходящих для использования дней значительно увеличен. Коллектор обрабатывает лишь один контур. Доминирующая нагрузка возлагается на ключевой агрегат для отопления, действующий на электрической энергии или любом виде топлива.
Не обращая внимания на прямую зависимость продуктивности солнечных приборов от численности солнечных деньков, они популярны, и интерес на солнечные устройства стабильно увеличивается. Востребованы они среди народных мастеров, стремящихся направить все разновидности природной энергии в нужное русло.
Классификация по температурным параметрам
Есть очень широкое количество параметров, по которой делят те либо другие конструкции гелиосистем. Но для приборов которые можно создать собственными руками и использовать для систем с горячим водоснабжением и теплоснабжения, самым правильным будет зонирование по виду носителя тепла.
Так, системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый вид чаще используем.
Плюс ко всему почасту применяют классификацию по температуре, до которой могут разогреваться рабочие узлы коллектора:
- Низкотемпературные. Варианты, которые способны подогревать тепловой носитель до 50?С. Используются для подогрева воды в емкостях для полива, в ванных и душевых летом и для увеличения уютных условий в прохладные весенне-осенние вечера.
- Среднетемпературные. Предоставляют температуру носителя тепла в 80?С. Их можно применять для обогрева помещений. Эти варианты отлично подойдут для обустройства частных строений.
- Высокотемпературные. Температура носителя тепла в данных установках может дойти до 200-300?С. Применяются в масштабах промышленности, ставятся для обогревания производственных цехов, коммерческих строений и др.
В высокотемпературных гелиосистемах применяется достаточно трудоёмкий процесс теплопередачи. Они также занимают значительное пространство, чего не может себе позволить большинство наших поклонников жизни за городом.
Производственный процесс их трудоемок, реализация просит специального оборудования. Сделать самостоятельно такой способ гелиосистемы как правило невозможно.
Собственноручное изготовление коллектора
Изготовление солнечного прибора собственноручно — интересный процесс, приносящий массу выгод. Из-за него можно правильно использовать бесплатное излучение солнца, решить несколько главных бытовых задач. Разберем специфику создания плоского коллектора, поставляющего в систему отопления воду которая нагрелась.
Материалы для самостоятельной сборки
Самый обычный и популярный материал для самостоятельной сборки корпуса солнечного коллектора — брусок из дерева с доской, фанерой, плитами ОСП или аналогичными вариантами. В виде замены можно задействовать стальной или профиль из алюминия с подобными листами. Корпус из металла обойдется вдвое-втрое дороже.
Материалы должны подходить требованиям, предъявляемых к конструкциям, применяемым на чистом воздухе. Эксплуатационный период солнечного коллектора может меняться от 20 до тридцати лет.
А это означает, материалы должны владеть некоторым набором рабочих свойств, которые дают возможность применять конструкцию в течении полного периода.
Если корпус исполнять из древесины, то долговечность материала можно обеспечить путем пропитки водно-полимерными эмульсиями и покрытием лако-красочными материалами.
Ключевым принципом, которым необходимо руководствоваться при сборке и проектировке солнечного коллектора, считается доступность материалов в отношении цены и возможности приобрести. Другими словами, их можно либо найти в свободной продаже, либо собственными силами сделать из доступных подручных средств.
Невидимые моменты устройства тепловой изоляции
Для устранения потерь энергии тепла на днище короба устанавливается материал для изоляции. Это может быть пенополистирол либо минвата. Сегодняшняя промышленность выпускает достаточно обширную номенклатуры материалов для изоляционных работ.
Для теплоизоляции короба можно применять фольгированные варианты теплоизоляторов. Подобным образом можно обеспечить и тепловую изоляцию и отражение лучей солнца от поверхности фольги.
Если в качестве материала для изоляции применяется жёсткая плита пенополистирола или вспененного полистирола, для укладывания змеевика или системы труб можно вырезать канавки. В большинстве случаев абсорбер коллектора ложится на утепление сверху и накрепко крепится к днищу корпуса способом, зависящим от использованного в изготовлении корпуса материала.
Теплоприемник солнечного коллектора
Это абсорбирующий компонент. Он собой представляет систему труб, в которых происходит нагрев носителя тепла, и деталей, сделанных очень часто из листовой меди. Хорошим материалов для производства теплоприемника считаются трубы из меди.
Домашние специалисты изобрели более недорогой вариант — теплообменник спирального типа из труб из полипропилена.
Любопытное недорогое решение — абсорбер гелиосистемы из пластичной полипропиленовой трубы. Для соединений с устройствами при входе и выходе используются подходящие фитингиВыбор подручных средств, из которых можно сделать теплообменный аппарат солнечного коллектора, очень широк. Это может быть теплообменный аппарат старого холодильника, полиэтиленовые трубы водопроводные, радиаторы панельные из стали и др.
Важным параметром эффективности выступает проводимость тепла материала, из которого выполнен теплообменный аппарат.
Для самостоятельного изготовления подходящим вариантом считается медь. Она обладает теплопроводимостью, которая составляет 394 Вт/м?. У алюминия такой параметр может меняться от 202 до 236 Вт/м?.
Однако существенная разница в параметрах теплопроводимости между медными и полимерными трубами абсолютно не значит, что теплообменный аппарат с трубами из меди будет выдавать в сотни раз огромные объемы горячей воды.
При равных условиях продуктивность трубного змеевика из труб сделанных из меди будет на 20% эффектнее, чем продуктивность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменные аппараты, сделанные из полипропиленовых труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты стоят не дорого.
Не зависимо от материала труб, все соединения как сварные, так и резьбовые, обязаны быть герметичны. Трубы можно располагать как параллельно друг к другу, так и в виде змеевика.
Схема по типу змеевика снижает кол-во соединений — это уменьшает вероятность протечек и обеспечивает более одинаковое движение потока носителя тепла.
Верх короба, в котором находится теплообменный аппарат, закрывается стеклом. В виде замены можно применять инновационные материалы, типа аналога из акрила или литого пластика. Прозрачный материал может быть не гладким, а рифленым или матовым.
Подобная обработка уменьшает отражающие способности материала. Более того, данный материал должен держать механические большие нагрузки.
В промышленных образцах аналогичных гелиосистем применяется особое солярное стекло. Подобное стекло отличается невысоким содержанием железа, что обеспечивает меньшие потери энергии тепла.
Накопительный бачок или аванкамера
В качестве бака накопительного можно применять любую емкость у которой объем от 20 до 40 литров. Подойдёт ряд несколько меньших по объему резервуаров, скреплённых трубами в последовательную цепочку. Накопительный бачок рекомендовано теплоизолировать, т.к. нагретая на солнечных лучах вода в емкости без изоляции будет быстро терять энергию тепла.
По существу, тепловой носитель в отопительной гелиосистеме должен циркулировать без аккумуляции, т.к. получившуюся от него энергию тепла необходимо тратить во время получения. Аккумулирующая ёмкость скорее создает роль распределителя воды которая нагрелась и аванкамеры, поддерживающей стабильность давления в системе.
Этапы сборки гелиосистемы
После создания коллектора и подготовки всех составляющих конструкционных компонентов системы приступаем к непосредственному процессу установки.
Работа начинается с установки аванкамеры, которую, в основном, размещают в наивысшей из допустимых точке: на чердаке, отдельно стоящей вышке, эстакаде и т.д.
При установке нужно учитывать, что после наполнения жидким тепловым носителем системы, данная часть конструкции станет иметь большой вес. Поэтому необходится удостовериться в надежности перекрытия или увеличить его.
После того как произошла установка емкости приступают к установке коллектора. Этот конструкционный компонент системы располагают с южной стороны. Наклонный угол относительно линии горизонта должен составлять от 35 до 45 градусов.
После того как произошла установка всех компонентов их обвязывают трубами, соединяя в единую водяную систему. Непроницаемость водяной системы считается существенным параметром, от которого зависит производительная работа солнечного коллектора.
Для соединений конструктивных компонентов в единую водяную систему применяются трубы у которых диаметр дюйм и полдюйма. Меньший диаметр применяется для устройства напорной части системы.
Под напорной частью системы понимается ввод воды в аванкамеру и вывод нагретого носителя тепла в систему обогрева и горячего водообеспечения. Остальная часть устанавливается с помощью труб большего размера.
Для устранения потерь энергии тепла трубы необходимо очень тщательно изолировать. Для данной цели можно применять пенополистирол, каменную вату либо фольгированные варианты современных материалов для изоляционных работ. Аккумулирующая ёмкость и аванкамера также подлежат процедуре утепления.
Наиболее простым и недорогим вариантом тепловой изоляции аккумулирующей ёмкости считается сооружение вокруг нее короба из фанеры или досок. Пространство между коробом и емкостью необходимо наполнить материалом для утепления. Это может быть шлаковата, смесь соломы с глиной, сухие опилки и др.
Тестирование перед эксплуатационным вводом
После монтажных работ всех компонентов системы и утепления части конструкций приступаем к наполнению системы жидким тепловым носителем. Первое наполнение системы необходимо производить через отрезок трубы, расположенный снизу коллектора.
Другими словами, наполнение выполняют снизу в верх. Благодаря подобным действиям получиться избежать вероятного образования воздушных пробок.
Вода или остальной теплоноситель в жидком виде поступает в аванкамеру. Процесс наполнения системы кончается тогда, когда из трубы для дренажа аванкамеры начинает литься вода.
С помощью поплавкового клапана можно настроить хороший уровня жидкости в аванкамере. После наполнения системы тепловым носителем он начинает разогреваться в коллекторе.
Процесс увеличения температуры происходит даже в плохую погоду. Нагретый тепловой носитель начинает подниматься в часть сверху бака накопительного. Процесс гравитационной циркуляции происходит до той поры, пока температура носителя тепла, который поступает в отопительный прибор, не поровняется с температурой носителя, выходящего из коллектора.
При расходе воды в водяной системе будет включаться клапан поплавковый, который находится в аванкамере. Подобным образом, будет поддерживаться постоянный уровень. При этом прохладная вода, которая поступает в систему, будет располагаться снизу емкости накопителя. Процесс смешивания горячей и холодной воды практически не случается.
В водяной системе нужно запланировать установку арматуры запорной, которая будет мешать обратной циркуляции носителя тепла из коллектора в накопитель. Это происходит только тогда когда температура воздуха спускается ниже, чем температура носителя тепла.
Такую арматуру запорную, в основном, применяют в ночное и вечернее время.
Подводку к местам использования горячей воды выполняют с помощью типовых смесительных приборов. Простые одинарные краны целесообразнее не применять. В хорошую погоду температура воды может дойти до 80°С — пользоваться такой водой прямо некомфортно. Подобным образом, водопроводные краны позволят значительно сэкономить горячую воду.
Продуктивность подобного солнечного водогрея можно увеличить путем добавки добавочных секций коллекторов. Конструкция вполне позволяет устанавливать от 2-ух до довольно большого количества штук.
В основе подобного солнечного коллектора для отапливания и горячего водообеспечения лежит принцип парникового эффекта и говоря иначе термосифонный эффект. Эффект парника применяется в конструкции элемента нагрева.
Лучи солнца беспрепятственно проходят через пропускающий свет материал верхней части коллектора и преобразовуются в энергию тепла.
Тепловая энергия оказывается в закрытом пространстве благодаря герметичности короба части коллектора. Термосифонный эффект используется в водяной системе, когда нагретый тепловой носитель подымается вверх, при этом вытесняя холодный тепловой носитель и вынуждая его перемещаться в территорию нагрева.
Продуктивность солнечного коллектора
Главным критерием, который оказывает влияние на продуктивность гелиосистем, считается интенсивность излучения солнца. Кол-во падающего на конкретную территорию потенциально полезного излучения солнца именуется инсоляцией.
Величина инсоляции в самых разнообразных точках нашей планеты варьируется в очень широких пределах. Для определения средних показателей данной величины есть специализированные таблицы. Они отображают среднюю величину солнечной инсоляции для того либо другого региона.
Помимо величины инсоляции на продуктивность системы оказывает влияние площадь и материал трубного змеевика. Дополнительным аргументом, оказывающим влияние на продуктивность системы, считается объем бака накопительного. Идеальная емкость бачка рассчитывается, если исходить из площади адсорберов коллектора.
В случае с плоским коллектором это вся площадь труб, которые находятся в коробке коллектора. Эта величина, примерно значении, равняется 75 литрам объема бачка, на один м? площади трубок коллектора. Аккумулирующая ёмкость считается своеобразным аккумулятором тепла.
Расценки на фабричные приборы
Большая часть материальных затрат на сооружение такой системы приходится на изготовление коллекторов. Это не удивляет, даже в промышленных образцах гелиосистем около 60% стоимости приходится на этот конструкционный компонент. Денежные расходы будут подчиняться от выбора того или другого материала.
Стоит выделить, что такая система не в состоянии отопить помещение, она лишь даст возможность сэкономить на затратах, помогая разогреть воду в системе обогрева. Принимая к сведению достаточно большие расходы энергии, которые тратятся на нагрев воды, солнечный коллектор, интегрированный в систему обогрева, значительно уменьшает аналогичные траты.
Для ее изготовления применяются довольно обыкновенные и доступные материалы. К тому же аналогичная конструкция считается полностью энергонезависимой и не нуждается в техническом уходе. Уход за системой сводится к периодическому осмотру и очистке стекла коллектора от грязи.
Добавочная информация по организации солнечного теплоснабжения в доме представлена в данной заметке.
Выводы и нужное видео по теме
Производственный процесс простого солнечного коллектора:
Как собрать и ввести в эксплуатирование гелиосистему:
Естественно, собственными силами изготовленный солнечный коллектор не сумеет конкурировать с промышленными моделями. Применяя подручные материалы, очень не просто достигнуть большого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и денежные расходы будут намного меньше если сравнивать с приобретением готовых установок.
Но все таки, рукодельная солнечная система обогрева значительно увеличит уровень удобства и уменьшит затраты на энергию, которая формируется классическими источниками.
Имеете опыт в сооружении солнечного коллектора? Или остались вопросы по изложенному материалу? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями. Оставлять комментарии можно в форме, расположившейся ниже.
Солнечный коллектор собственными руками
С трудностями обогревания жилищных помещений и получения горячей воды доводится встречаться почти что каждому владельцу приватного дома. На данный момент есть очень много очень разных систем, разрешающих успешно решать упомянутые задачи. Специального внимания заслуживают альтернативные отопительные источники, в особенности коллектор, использующий в качестве топлива энергию солнца. Такой аппарат очень прост в сборке и Выгоден в работе.
Солнечный коллектор собственными руками
Содержание пошаговой инструкции:
Важная информация о самодельных солнечных коллекторах
Усредненный КПД самодельных солнечных коллекторов может достигать 50-60%, что считается очень неплохми показателем.
Высокопрофессиональные агрегаты имеют КПД порядка 80-85%, однако, следует понимать тот момент, что они стоят очень затратно, а купить материалы для сборки самодельного коллектора себе может позволить почти что каждый.
Мощности простого солнечного коллектора будет вполне хватать для подогрева воды и теплоснабжения жилых помещений.
В этом отношении все может зависеть от конструкционных особенностей, которые определяются и просчитываются в индивидуальном порядке.
Сборка агрегата не просит наличия непростых в обращении и тяжелодоступных инструментов и дорогих материалов.
Инструменты для самостоятельной сборки солнечного коллектора
- Перфаратор.
- Электрическая дрель.
- Молоток.
- Ножовка.
Есть несколько разных вариантов рассматриваемой конструкции. Они друг от друга отличаются эффективностью и итоговой стоимостью. При любых обстоятельствах рукодельный аппарат будет стоить на порядок доступнее, чем фабричная модель с подобными параметрами .
Самым из довольно подходящих вариантов считается вакуумный солнечный коллектор. Это наиболее недорогой и обычный в собственном выполнении вариант.
Конструкция солнечного коллектора
Конструкция солнечного коллектора
Рассматриваемые агрегаты имеют довольно обычную конструкцию. В общем система включает в свой состав пару коллекторов, аванкамеру и аккумулирующую ёмкость. Работа солнечного коллектора выполняется по обычному принципу: в процессе прохождения лучей солнца через стекло происходит их превращение в тепло. Система организована так, что выйти из закрытого пространства эти лучи не в состоянии.
Установка функционирует по термосифонному принципу. В процессе нагревания тёплая жидкость устремляется вверх, вытесняя оттуда холодную воду и направляя ее к источнику тепла. Это дает возможность отказаться даже от использования насоса, т.к. жидкость будет циркулировать сама по себе. Установка копит солнечную энергию и на протяжение длительного времени хранит ее изнутри системы.
Элементы для сборки рассматриваемой установки реализовываются в специализированн ых магазинах. По собственной сущности такой коллектор считается трубчатым отопительным прибором, установленным в специализированную коробку из дерева, одна из граней которой сделана из стекла.
Для производства упомянутого отопительного прибора применяются трубы. Хорошим материалом изготовления труб считается сталь. Подводка и отводка создаются из труб, классически используемых при устройстве водомерного узла. В большинстве случаев применяются трубы на ? дюйма, также прекрасно подойдут изделия на 1 дюйм.
Решётка выполняется из труб небольшого размера с более тонкими поверхностями стен. Рекомендованный диаметр составляет 16 мм, идеальная толщина стенок — 1,5 мм. Каждая решётка отопительного прибора должка включать в свой состав 5 труб длиной по 160 см каждая.
Важные невидимые моменты сборки коллектора собственными руками
Начальный этап – сборка короба. Для сборки упоминавшегося раньше короба применяются доски из дерева шириной порядка 12 см и толщиной 3-3,5 см. Дно делается из оргалита либо листа фанеры. Днище в первую очередь увеличивается с помощью планок размером 5х3 см. Длину планок выбирайте по размеру днища.
Второй этап – утепление короба. Короб нуждается в хорошем утеплении. Прекрасный и самый удобный в применении вариант – пенопластовые плиты. Также прекрасно подойдёт минвата. Теплоизолятор ложится на днище короба.
3-ий этап – обустройство короба для отопительного прибора. Уложенный теплоизолятор нужно укрыть слоем оцинкованного листового металла. Для соединений отопительного прибора и уложенного металлического листа применяются хомуты. Заранее окрасьте трубу отопительного прибора и железный настил черной краской на матовой основе.
С наружной стороны коробка красится в белый, а стекло герметизируется с помощью предназначенных специально для этих задач составов. Это даст возможность уменьшить теплопотери. Соединение труб делается в типовом порядке с помощью тройников, муфт, и также уголков. Используемые при собирании коллектора трубы без больших трудов соединяются ручным способом.
Четвертый этап – подготовка накопляющего бачка. За накопление тепла в рассматриваемой системе отвечает бачок, емкость которого может быть в пределах 200-400 л. Определенный объем выбирайте с учетом вашей собственной необходимости в водной массе. Бачок можно создать из бочки. Если найти подобающую бочку не получится, применяйте трубы.
Бачок нуждается в утеплении. Целесообразней установить его в короб из листов фанеры или досок из дерева, а пространство между стенками коробки и емкости заполнить опилками, пенополистиролом или остальным теплоизоляционны м материалом.
Пятый этап – подготовка аванкамеры. В состав рассматриваемой системы входит аппарат с названием аванкамера. Основной функцией этого устройства считается нагнетание непрерывного лишнего давления, необходимого для полноценной работы системы на основе солнечного коллектора. Аванкамера делается из подходящей емкости на 35-45 л. Замечательно подойдет бидон. Дополнительно аппарат укомплектовывается подпитывающим устройством для автоматизации работы.
Поэтапное руководство по сборке агрегата
Схема циркуляции носителя тепла
Начальный этап – установка накопителя и аванкамеры. Упомянутые агрегаты располагаются на чердаке дома. Удостоверьтесь, что потолок в точке установки сумеет выдерживать вес емкостей с водой. Установите аванкамеру рядом с накопителем. Сделайте это таким образом, чтобы уровень жидкости в аванкамере был выше водного уровня в аккумулирующей ёмкости ориентировочно на 100 см.
Второй этап – выбор места для установки солнечного обогревательного прибора. Аппарат крепится на южной стене сооружения. Главное выдерживать хороший уклон обогревательного прибора к горизонту. Хорошим считается значение в 45 градусов. Коллектор следует прикрепить к дому таким образом, чтобы фотоэлектрические батареи выглядели как продолжение кровли.
3-ий этап – соединение индивидуальных элементов. Для выполнения такой задачи вам необходимо приобрести дюймовые и полудюймовые трубы профильные. Полудюймовые вы будете применять для соединения высоконапорных компонентов системы – от места ввода воды до аванкамеры. Дюймовые трубы используются в низконапорной части.
Главное, чтобы соединения были герметичными, воздушные пробки в этом случае недопускаются.
Заранее трубы нужно окрасить в белый или остальной яркий цвет. Сверху краски крепится слой теплоизоляционно го материала. В этом случае приемлемо подойдёт поролон. Сверху теплоизолятора накручивается полиэтиленовый слой, а потом тканой ленты. По окончании трубы опять красятся в белый цвет.
Четвертый этап – заполнение системы жидкостью. Воду необходимо подавать через специализированные дренажные вентили, установленные внизу отопительных приборов. Это даст возможность избежать образования воздушных заторов. Когда из водоотвода начнет течь вода, операцию можно считать оконченной.
Пятый этап – подключение аванкамеры. Этот аппарат нужно присоединить к водопроводному вводу. После подключения следует открыть расходный вентиль. Вы сможете увидеть, что кол-во воды в аванкамере покажет негативную динамику роста.
Преимуществом аналогичного солнечного коллектора, собранного собственными руками, считается то, что он сумеет нагревать воду даже при ненастной погоде.
Ночью температура окружающей среды становится меньше температуры подогретой воды. В аналогичных условиях коллектор начнет обогревать внешнюю среду и в общем работать в обратном режиме. Чтобы это не допустить, система укомплектовывается вентилем, дающим возможность предупреждать возможность обратной циркуляции. Довольно будет просто закрыть этот вентиль вечерами, и энергия сохраняется в системе.
При недостаточно большой проводимости тепла коллектора ее можно увеличить путем добавки секций. Конструкция даст возможность вам выполнить это безо всяких трудностей.
Можно разумеется искусственно настраивать направление фотоэлектрических батарей в отношении к Солнцу, подкладывая под коллектор добавочные конструкции
Подобным образом, в самостоятельной сборке солнечного обогревательного прибора нет трудного ничего. Больших вложений денег подобная работа тоже не просит, однако неукоснительно рекомендуется приобретать только высококачественн ые материалы от ведущих производителей. Подойдите к работе очень и очень ответственно , не нарушайте приведенные советы, и вы получите замечательный тепловой источник и горячей воды, действующий на бесплатной энергии. Удачной работы!
Солнечные коллекторы собственными руками
Евросамоделки — только наиболее подходящие самоделки рунета! Как выполнить самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.
- Главная
- Каталог самоделки
- Альтернативная энергетика
- Очень эффективный солнечный коллектор собственными руками
?
Очень эффективный солнечный коллектор собственными руками
Жаль, что во всемирной сети почти что нет ни одной нормальной публикации, о том, как выполнить очень эффективный солнечный коллектор собственными руками. По большей части, интернет завален всякой ерундой, типа того, как выполнить коллектор из отопительного прибора холодильника или из пластикового мусора. Может быть, это будет прекрасным решением для дачного домика, однако для правильной работы такой солнечный бойлер нам не сможет подойти, так как я планирую задействовать собственные коллекторы для поддерживания теплоснабжения и ГВС в собственном доме. Что из данного выйдет, вы в первую очередь узнаете в будущих статьях!
На данное время, могу с точностью заявить, что мой коллектор очень неплох. Самое первое, он полностью медный. Второе – он покрыт самодельным селективным покрытием, пускай далеко не наиболее эффективным, но лучше чем черная матовая краска.
В плохую погоду, в феврале он нагревался до +40С, а если есть наличие солнечного света кипятил воду. Недавние проверки на нагрев показали, что коллектор, в сухом состоянии, при уличной температуре +35С (летом) нагревался до +156С, под прямым солнечным излучением и одинарном остеклении.
Очень жаль, что заметка пока «туго» предоставляется поисковыми машинами. По запросу «солнечный коллектор собственными руками» я далеко не на первых страничках. Если вам на самом деле понравилась данная статья, и вы почерпнули что-то нужное и любопытное – не ленитесь поделиться ссылкой на мою публикацию где-нибудь в интернете. Пускай люди знают, что выполнить хороший солнечный коллектор собственными руками сможет каждый любителю! Я все подробнейшим образом описал, а если у вас остались вопросы – задавайте их на форуме, с удовольствием отвечу.
Идея задействовать энергию солнца «на шару» волновала меня давно. Когда я начал искать коммерческие предложения разных фирм, занимающихся солнечными коллекторами – то понял, что шара бесплатной не бывает! Все фирмы, к сожалению, озвучивали очень нескромные цифры…
Человек я с усредненным доходом, и такую сумму «выложить» за солнечную установку, наверняка пока не в состоянии. Потому как, с детских времен любил мастерить, начал взвешивать идею выполнить солнечный коллектор собственными руками. Однако не такой примитивный, который бы только в летний период работал, для душа, а такой что б и во время зимы мог воду обгореть – если есть наличие солнечного света, конечно!
Много я форумов перечитал, видео в YouTube пересмотрел, даже книжки читал 🙂 И вот решился. Сразу скажу, что коллектор мой хотя и рукодельный, однако не очень прям бесплатный – цветной метал, он во все времена был не не дорогим.
Изготовление медного абсорбера
Абсорбер – поглощающая панель, которая воспринимает на себя излучение солнца и нагревается! Ни один солнечный коллектор не будет без нее работать — это его база! Было решено делать медный абсорбер по трем причинам. Первая – это легкость работы с таким материалом. Просто гнется и паяется дома. Вторая – большая проводимость тепла, что главное для хорошего коллектора. Третья — из меди можно конкретно получить селективное покрытие, черный оксид меди II — CuO. Был серьёзный недостаток – это цена. Просмотрев все предложения во всемирной сети я отыскал цену около 110 грн за кг. Это была медная лента, толщиной 0.2 мм и шириной 30 см. Длина ее как бы не ограничена. Я заказал себе 8 метров ленты, что составило около 4.4 кг и обошлось мне практически в 500 грн с доставкой!
Отопительный прибор я спаял из 2-ух труб, длиной по 125 см диаметром 22мм и 10 труб длиной 2м и диаметром 9.5 мм (реализуется как 10мм). Трубы эти мне получилось найти дешево 🙂 Благодарю добрым людям!
Весь вид отопительного прибора. Толстые трубы — 22мм. Тонкие — 10мм.
В толстых трубах, я спустя каждые 10 см высверлил отверстия диаметром 9.5мм. Дальше вставил тонкие трубы в отверстия которое получилось таким образом, чтобы они не очень глубоко торчали изнутри толстой трубы (иначе будет крепкое гидравлическое сопротивление). Трубы торчали максимум на 5- 10 мм. После я это все дело припаял. Паял трубы первый раз в жизни. Использовал мягкий припой SANHA и флюс такой же фирмы. Паялся он без особых проблем. Использовал самую дешевую атмосферную горелку TOPEX. Хотя нет! Были доступнее, без пьезоэлектрического элемента – я решил приобрести с пьезо!
Задействовать специализированные переходники оказалось дорого.
Солнеыный коллектор не должен протекать.
Когда весь отопительный прибор был спаян, на концы припаял две заглушки и две резьбы на 3/4 дюйма. Припаял диагонально. После чего, с одной стороны вкрутил заглушку, а со второй – патрубок для соединения, чтобы на него можно было одеть шланг от нагнетателя воздуха. Залил водой и начал опрессовывать. Накачал в него около 7 бар. Отопительный прибор нигде не тек – исключения составили только фитинги с резьбой – по всей видимости мало фумленты намотал. Лучше разумеется без воды, а просто воздухом, и помещать спаянные соединения в емкость с водой – тогда воздушные пузырьки сразу дадут знать о плохой пайке. Не было у меня такой емкости – благодаря этому я залил воду вовнутрь отопительного прибора.
Абсорбера и резьба на 3/4.
Резьба на 3/4 дюйма. С другой стороны, диагонально точна аналогичная.
После удачной опрессовки я приступил к припаиванию медной ленты. Если на пайку отопительного прибора у меня ушло 3-4 часа, то следующий процесс занял у меня три долгих и мучительных дня! Я нарезал ленту полосами по 1м. Всего нарезал 7 полосок. И дальше спаял их в одно общее полотно. Паял внахлест по 5 – 10 мм. В конце концов, я получил полотно размером ориентировочно 1мх2.07м – на это ушел весь день.
Две полосы чистой медной ленты. Длина 1м. Ширина 30см.
Медная лента спаяна.
Все полосы вместе. Слева — 4 жертвы экспериментов с чернением. Отмытые фосфорной кислотой. Дальше 3 "чистых" полосы.
После чего, набравшись сил, я приступил к припаиванию полотна к раньше изготовленному теплообменнику. Для отличного теплопередачи припаивать нужно не тяп-ляп и там-сям а хорошо, по всей длине трубы! В итоге мы получили задачу в припайке 20 метров труб. Паял я феном, пока не кончился дорогостоящий мягкий припой SANHA. Дальше вход пошла атмосферная горелка и базарный (самопальный) припой аля «ПОС 40», который паялся довольно сложно. В ход пошёл и отцовский припой, часть которого паялась хорошо, а часть еле-еле. В общем, припоя ушло наверняка грамм 500 – 700, а он очень не доступный. К примеру, 250г отличного припоя SANHA мне обошлись в 160 грн. Базарный – намного дешевле, а отцовский – бесплатно 🙂
Прижмал трубы стопкой кирпичей. Также бережно, очень аккуратно, ровнял молотком из резины. Придерживал рукой.
Отдельно хочу сказать про место стыка медной ленты и тонких труб из меди. Ленту, от тепловых расширений ведет достаточно сильно, она становится вся волнистая и бугристая. Благодаря этому трубу нужно отлично прижимать к ленте, чтобы просвет был небольшим! И как раз в данный зазор должен попасть припой. Этот важный процесс занял у меня 2 полных дня, прерываясь на обед.
Просвет между трубой и медной лентой.
Заметны припаяная трубка и еще свободная. Такие зазоры в свободной трубе не допустимы. Она должна очень плотно прижиматься к ленте.
Все, пайка была закончена! До этих пор у меня есть боязни по поводу применения мягкого припоя. Температура плавления которого составляет 180С. Однако по идее – должен выдерживать. Практика и жаркое лето Одессы покажет.
Собраный медный абсорбер.
3 дня работы. Припаял!
Баллада о чернении — селективное покрытие собственными руками.
Ясно, что абсорбер оставлять как есть – т.е медного цвета довольно плохо. Сама по себе медь (а точнее ее оксидная пленка Cu2O) считается неплохим теплоприемником (да-да, обыкновенная рыжая медь, как правило – намного лучше чем обыкновенная термостойкая краска), но эта пленка не очень устойчивая и может дальше рушиться — окисляться. В конце концов вы скорее всего получите сине-зеленый абсорбер. Я не буду тут вдаваться в теорию о высокоселективных покрытиях. Большого труда не составит медь просто покрыть краской черной термостойкой краской. Видел в YouTube видео:
где у человека такие коллекторы тоже кипятили воду (покрытые собственно обыкновенной термостойкой краской), однако по погоде – было либо лето, либо хорошая весна. Да и количествео коллекторов просто обязаны ее прокипятить 🙂 Дабы получить более успешный коллектор — лучше покрывать медь оксидом меди 2 – CuO – первое, данное покрытие черное и имеет хороший показатель поглощения (от 70 до 90%), а во вторых имеет довольно невысокий показатель эмиссии (излучения). Если доверять — то это от 5% до 20% в зависимости от толщины самой пленки. Т.е считается неплохим селективным покрытием, которое можно получить дома. Естественно – с фабричным покрытием оно тягаться не может, однако по идее – это должно быть лучше, чем черная краска (которая имеет хороший показатель поглощения и большой коэффициент излучения около 80% – что плохо для солнечного коллектора). Имеются особые селективные краски – но приобрести их, наверное, будет стоить намного дороже, чем покрывать медь газобетонные блоки. Хотя процесс нанесения CuO существенно сложнее, чем просто покрыть краской. Где нибудь так…
Я остановился собственно на чернении меди, т.е получении CuO на поверхности собственного абсорбера. Сразу скажу, что провозился я с ним около 3-х дней, не считая предварительных тестовых опытов.
Получать CuO нужно окисляя саму медь, из которой сделан (спаян) наш абсорбер. Наносить кисточкой или валиком его не нужно 🙂 И так, какие для этого необходимы отравы:
Каустическая сода (едкий натр NaOH)—50-60 г
Персульфат калия (K2S2O8)————14-16 г
Вода 1л
Аналогичный, но взамен K2S2O8 применяется (NH4)2S2O8 (аммоний надсернокислый)
Каустическая сода (едкий натр NaOH)—100г
Хлорит натрия NaClO2 —————— 50-60г
1 л. воды
Для все трех способов еще 2 обязательных условия — чистейшие обезжиренные поверхности и температура раствора и поверхности около 60-65С. И еще – раствор обязан быть свежеприготовленный, так как кислород, который выделяется в результате реакции достаточно оперативно улетучивается. Воду брать лучше дистиллированную.
Нужно помнить о технике безопасности.
Едкий натр или NaOH – сильно любит органику – т.е вас. Разъедает кожу, глаза. Ни в коем случае не нужно брать его и его растворы просто руками и берегите глаза защитными очками. Пользуйтесь перчатками из резины. Когда NaOH разбавляешь в горячей воде – он очень бурно «вскипает».
Вот такие вот можно получить химические ожоги. Будьте осторожны. Рука не моя.
Аммоний надсернокислый или (NH4)2S2O8 при нагреве выделяет нашатырный спирт. Даже не стоит думать пользоваться таким способом в помещении закрытого типа без средств газовой защиты. Мне понадобилось приобретать газопылевой респиратор, на котором было написано «защита от нашатырного спирта», так как я пользовался собственно таким способом. Без респиратора я бы наверняка коллектор собственный не доделал 🙂 Летом, наверное, можно и на чистом воздухе без противогаза, но нужно все равно держать температуру? А она, уж поверьте необходима. Без нагрева химичиские реакции проходят очень медлено.
Респиратор пылевой и газопылевой.
Слева простой пылевой респиратор — он вам не поможет. С правой стороны газопылевой — то что нужно!
Хлорит натрия (не путать с хлоридом натрия – это обыкновенная поваренная соль) или NaClO2. Вроде ничего опасного, однако если добросовестно — я не уверен. Просто руками лучше не брать, выделяется чуть-чуть хлора. Мне получилось его достать конкретно для первоначальных опытов. Вещи правда потом все воняют хлором, но жить можно.
Персульфат калия он же калий надсернокислый или K2S2O8 – пожалуй, самый безопасный способ. Но его достать было дорого и по почте. Так что такой способ я не испытывал и ничего сказать не могу. В общем, все реактивы можно отыскать (выбрать) во всемирной сети. Я приобретал в Одессе – есть фирма ТОР. Там можно приобрести почти что любую химию… Неудачные экспериментальные результаты я смывал фосфорной кислотой (иногда используют ее как флюс для пайки меди, считается также одним из главных составов напитков Coca-Cola). Эта кислота легко смывает наш хваленный CuO!
Как же я чернил?
С самого начала идея была такой. После спайки абсорбера я загнул его края и получил такое здоровое блюдечко. Находящиеся снизу стыки, на всякий пожарный случай промазал герметиком для каминов. Ведро с кипятильником, в него опущены 2 трубы – подача и газобетонные блоки. Насос (я купил циркуляционный), должен был гонять горячую воду из ведра по нашему коллектору, нагревая его. Дальше я хотел вылить в это разогретое «блюдечко» свежеприготовленный раствор и вуаля! Однако ничего не вышло. Первое, циркулярный насос может гонять воду только в замкнутом контуре. Поднять воду из открытой емкости — ведра, хоть на десять сантиметров он не может. Во вторых, листы я пропаял не очень плотно (собственно поэтому я промазал все стыки герметиком), но вот засада – герметик оказался водорастворимым. Короче, блюдце мое нужно было правильнее именовать дуршлагом для макарон. Во!
Абсорбер с загнутыми краями — блюдечке
Рабочаю поверхность абсорбера. Заметны загнуте борты.
Абсорбер — вид с боковой стороны.
Вид с боковой стороны. Черное пятно — тот самы герметик.
Благодаря этому я пошёл по самому трудному пути – это забабахать ванную, в которую я бы смог уместить полностью весь абсорбер и там его протравить. Для такого размера, потребовалось мне около 30 литров протравы. Подогреть подобное количество воды в холодном, не отапливаемом подвале было довольно «улвекательным».
Почему я не чернил полосы отдельно? Ведь как кажется на первый взгляд это более проще. А потом можно уже собирать из черненой меди абсорбер. Самое первое – медь черниться сразу с обеих сторон, благодаря этому с другой стороны, где необходима пайка, понадобилось бы эту черноту смывать. Фосфорная кислота могла легко попасть на рабочую сторону и смыть CuO. Второе, и это более принципиальный момент, CuO не выдержит температуру пайки. Он относительно отлично выдержит температуры в области 300С, а пайка атмосферной горелкой даёт высокую температуру. Т.е мы бы получили разрушение газобетонные блоки в местах пайки. Благодаря этому, было решено паять абсорбер, а потом его уже полностью чернить.
Так я и поступил. На ровной плоскости выложил из того что валялось рядом (это бруски и кирпичи) ванную нужного размера и застелил ее пленкой. Положил в нее абсорбер вверх ногами (т.е обратной стороной вверх). Иначе потребовалось бы 90 литров раствора. Да и во время опытов я заметил – что обратная сторона пластин чернилась как-то лучше. Возможно, связывают это с тем, что кислород поднимался вверх и натыкался на медь, окисляя ее.
Ванна для абсорбера.
Ванна из бруса, кирпичей и досок. Клеенкой пока не застелена — примерял абсорбер 🙂
Залил я все это раствором и продержал час, при этом иногда шатал-качал абсорбер, чтобы из-под него удалялись воздушные пузырьки. Где нибудь спустя час я сделал контрольный осмотр – в общем он был весь черный, но кое-где все также были медные пятная солидного размера. Я оставил все так на ночь…
Процесс пошёл. Чтобы было меньше испарений я накрыл все кусками пенополистирола и полимерного этилена.
По утру пришёл, проветрил подвальное помещение – так как находится в нем, без газозащитного респиратора, до этих пор было нереально. Потом поднял абсорбер – и О облом! Медные пятна не только не пропали, но и еще стали больше.
Вторая сторона. Фото лицевой стороны выполнить не получилось. Когда я его поднял — то стекла черная водичка, и медные пятна стали намного больше!
Дальше понадобилось создать методику локального чернения меди. Способ нашелся, который, на счастье, позволил мне залатать все мои пятна. Самое первое, взамен насоса циркуляционного я одолжил у мамы газобетонные блоки от фонтанчика – он очень хорошо справился с задачей которая поставлена – гонял кипяточек по моему абсорберу (надеюсь, фонтанчик у мамы в текущем году будет абсолютно не хуже, чем в минувшем. На насосике четко написано max 35C). Абсорбер разогрелся где нибудь до 55С. Дабы получить высокую температуру нужно было 2 кипятильника, а в наличии было лишь один. В подвальном помещении было +6С +7С – благодаря этому абсорбер мой очень активно остывал. На подобной подогретый абсорбер я выливал малые порции свежего раствора. Это дало возможность зачернить некоторые области. Но все равно остались бугорки, где раствор не имел возможности задерживаться – он скатывался вниз, в углубления. Дальше я брал атмосферную горелку, разогревал необходимую область, после губкой смачивал ее – при этом издавался отличительный звук «пшшшыыы». Снова разогревал и снова губкой. Собственно с другого раза медь чернела.
Вот подобная вот банька у меня была.
На фото видно ведро, термометр. Не видно — насосик и кипятильник. Этим способом я грел асборебр.
Вот такие вот пытки! После оставил абсорбер еще раз на ночь, хорошо полив его растворчиком. По утру пришёл, вымыл его. Покрытие оказалось крепким, не слазило и не стиралось.
В подобном состоянии я его оставил на ночь.
И чуть-чуть фоток промытого и высушенного асборбера, без комментариев.
В перерывах между пайкой (например отопительный прибор я спаял сразу, а вот медную ленту искал полторы недели) я начал собирать корпус собственного грядущего солнечного коллектора. Решил задействовать плиты OCБ 10мм. Легкие, надежные, дешевые, водостойкие. Раскроил фанерку по размеру и собрал короб. Для соединений использовал такие вот уголки.
Уголки для корпуса солнечного коллектора.
Уголки для соединений фанеры.
Заранее собранный короб. Потом понадобилось разобрать!
После положил тепловую изоляцию – каменную вату, толщиной 5 см. По обоим бокам те же 5 см. Всю вату опрыскивал гидрофобизатором (водоотталкивающая жидкость) и укрыл кухонной фольгой. Для чего фольга? Точно не знаю, но предполагаю… Когда я смотрел картинки солнечных коллекторов в разрезе, я сплошь и рядом внимание обращал, что абсорбер просто лежит на вате (утеплитель). Т.е абсорбер конкретно соприкасается с ватой! Ну и что. Насколько я знаю — излучение это 70% из всех допустимых потерь тепла (излучение, передача тепла и конвекция). Конвекция и передача тепла берут на себя лишь по 15% каждая. Благодаря этому я решил не облучать вату тепловым излучением от абсорбера, а отображать его обратно на поглощающую панель (абсорбер). Фольга отображает до 97% излучения. Для этого сделал зазор воздуха в 2 см между ватой и абсорбером чтобы позволить работать фольге, как отражателю. Если бы зазора не было – то фольга бесполезна.
Cначала я собрал 3 стены, после завел абсорбер, положил теплоизоляцию четвертой боковой стены, и потом прикрутил саму боковую стенку. Конкретно такая очередность – иначе не представляю, как это можно создать!
Готовый корпус коллектора.
Все готово к установке поглащающей поверхности.
Завел абсорбер в короб. После выложил тепловую изоляцию. Четвертая боковая стенка не прикручена.
Дальше легче – прикрутил вдоль периметра кантик из порезанных планок и проклеил их уплотнительными резиночками (реализовываются такие для дверей и окон).
Деревяный бортик для стекла.
Мне получилось достать бесплатные пакеты стекол (снова же, благодарю добрым людям!). А 1м2 пакета стекол весит 20 кг. В итоге, вес стекла удался очень внушительным – 46 кг. Благодаря этому было решено нести коллектор в установочное место без стекла, а стекло устанавливать потом, отдельно. Чтобы коллектор не запылился, я обернул его кухонной пищевой пленкой. Так его и оставил на несколько дней, пока не возникла замечательная погода и помощник. Один, вынять такую байду я бы не смог!
Коллектор в сборе!
Все! Готов к установке.
27 Февраля, +6С. Было тихо, безветренно. Сплошные легкие тучки, но солнце не светило ярко. Мы с помощником вынесли мой коллектор к месту установки – сам коллектор достаточно легок (вата, фанера и медь), но очень габаритный! Размер его 1.08м х 2.17м. Там мы его установили, и пошли в автогараж вытереть пакеты стекол перед их установкой в коллектор. Когда вынесли первый стеклопакет, я взялся за отрезок трубы – а он был уже приятно тёплым! Когда вынесли второй стеклопакет – отрезок трубы стал еще горячее. Когда вынесли 3-ий стеклопакет – держаться за отрезок трубы более 2 – 3 сек было уже проблематично. Нет, мы не мыли и не обмывали стекла 3 часа! Общий процесс остекления занял максимум пол часа.
Потом мы начали заливать в него воду, чтобы вымерять температуру. Ведь было же интересно — столько затрачено сил и средств – а какой все таки результат. К этому моменту как раз наступил полдень, и солнце в конце концов вышло из-за туч! После первой порции воды из коллектора начал уходящий пар! Я на радостях сказал на матерном языке, что мол вот хороший самовар удался! В общем, проверки прошли удачно. Коллектор легко кипятил каждую новую порцию воды – около 200 г. После доливки новой порции воды, через секунд 10 из отрезка трубы выходил кипяток – термометр показывал 96С-98С. Ясно, что это мало – но помоему, очень хорошо как для самоделки?
И на конец, еще фотографии с комментариями + видео.
Коллектор во весь рост.
Видно, как утром часть коллектора затеняется домом.
В режиме стагнации (простоя) тепловая изоляция не выдержит — плавится.
Температура на выходном патрубке в режиме стагнации. Покрытие 2 стекла (стеклопакет).
Видео в первый день испытаний. Отлично видно кипение воды.
Видео, которое я снял через 10 месяцев. Так как в скором времени буду демонтировать и делать заново — решил снять как оно все было.
