Солнечный воздушный коллектор своими руками
В наше время, когда исчерпываются природные ресурсы, люди все чаще ищут альтернативные источники энергии. А что может быть лучше энергии солнца – общедоступной, неисчерпаемой и, если можно так выразиться, дармовой?
Солнечный воздушный коллектор своими руками
И вот совсем недавно при изучении возможного применения солнечного света учеными был изобретен воздушный коллектор – прибор, поглощающий солнечную энергию и превращающий ее в тепло, которое впоследствии передается теплоносителю. Зачастую теплоносителем выступает жидкость, но нередко используется и воздух – более того, бывают ситуации, когда воздушные приборы даже более эффективны.
Солнечный воздушный коллектор своими руками
Содержание пошаговой инструкции:
Чем отличается воздушный коллектор
Вполне очевидно, что главным отличием коллектора является используемый им в работе теплоноситель – в данном случае обыкновенный атмосферный воздух. В принципе, такое устройство выполняется сегодня в двух вариантах:
- в виде плоской перфорированной или гофрированной панели ;
- в виде системы металлических труб , хорошо проводящих тепло.
Воздух здесь подогревается при контакте с металлом, а ребра на поверхности панели при этом лишь увеличивают теплоотдачу. Всю конструкцию желательно установить на южной стене здания, а также качественно теплоизолировать . Характерно то, что циркуляция теплоносителя бывает естественной и принудительной (с использованием вентиляторов).
Воздушные коллекторы могут работать при значительно меньшей температуре, чем жидкостные. К примеру, в обычной гелиосистеме оптимальная температура для работы коллектора – 50°С и выше, в то время как воздушным хватит и 25°С. Это позитивно сказывается на эффективности описываемых нами устройств, ведь чем ниже температура, тем меньшие теплопотери.
Сферы применения
Столь низкая популярность приборов объясняется очень просто: у воздуха достаточно низкая теплопроводность . Тем не менее, гелиосистемы воздушного типа широко используются:
- в системах рекуперации воздуха;
- в осушительных системах;
- в воздушном обогреве дома.
Получается, что воздушные коллекторы вряд ли можно считать полноценной заменой жидкостных, но благодаря им вполне можно сократить коммунальные расходы.
Преимущества и недостатки
У воздушных гелиосистем, как и у всех творений рук человека, есть свои сильные и слабые стороны. К преимуществам можно отнести:
- эффективность в воздушной сушке;
- небольшую стоимость;
- простую конструкцию.
Но есть и недостатки:
- воздушными коллекторами нельзя нагревать воду;
- они весьма габаритны (ввиду незначительной теплоемкости);
- у них скромный КПД.
Обратите внимание! Чтобы повысить эффективность воздушных гелиосистем, их устанавливают в стены (южные, как мы помним) еще при строительстве здания.
Солнечный воздушный коллектор своими руками
Вы можете сделать такой прибор самостоятельно, благо конструкция его, как уже отмечалось, достаточно простая. Для этого потребуются дешевые и доступные материалы (некоторые даже умудряются использовать жестяные банки).
Но помните: такие коллекторы достаточно габаритны , поэтому вполне вероятно, что придется соорудить конструкцию на всю стену.
Изготовление прибора из водосточных труб
Такой прибор уж точно лучше сделать на всю стену. Осенью и весной он поможет вам существенно сэкономить на отоплении. Материалы подбирайте, учитывая габариты будущей конструкции.
Что потребуется в работе
- Доска толщиной 3,5–4 см.
- Хомуты для крепления.
- Минвата для утепления.
- Влагоустойчивая фанера толщиной не более 1 см (на заднюю стенку).
- Лист алюминия небольшой толщины.
- Алюминиевые водосточные трубы (желательно с прямоугольным сечением – так будет удобнее).
- Пенополистирол – с его помощью вы изолируете торцевые поверхности.
Технология изготовления
Для создания коллектора выполните следующие процедуры.
Первый этап. Сначала сделайте небольшой деревянный короб в виде открытого ящика. Его глубина должна быть чуть больше высоты водопроводных труб.
Сначала сделайте небольшой деревянный короб в виде открытого ящика
Второй этап . Надежно изолируйте заднюю и торцевые стенки. Поверх минеральной ваты уложите алюминиевый лист, к которому, в свою очередь, хомутами прикрепите трубы.
Обратите внимание! Для улучшения циркуляции воздуха с одной стороны короба трубы должны отступать приблизительно на 15 см от торца.
По краям трубы фиксируйте деревянной перегородкой, где предварительно проделайте крепежные отверстия в соответствующих местах.
Третий этап . Ввиду того что входное и выходное отверстия будут находиться с одной стороны конструкции, проделайте на противоположной стороне несколько деревянных перегородок для того, чтобы разделять потоки воздуха.
Четвертый этап . После монтажа окрасьте коллектор в черный цвет. Для передней панели отлично подойдет сотовый поликарбонат.
Помните: воздушный коллектор в собранном виде весит достаточно много , поэтому для монтажа вам понадобится несколько помощников. При установке используйте прочные и устойчивые опоры.
Затем подключите коллектор к вентиляции здания посредством утепленных воздуховодов. Также позаботьтесь о канальном вентиляторе, который будет нагнетать воздух в помещение.
Изготовления прибора из профнастила
Это еще более простая конструкция солнечного коллектора. Вы соорудите ее гораздо быстрее.
Первый этап . Сначала сделайте деревянный короб так же, как в предыдущем варианте. Далее по периметру тыльной стенки проложите брус (приблизительно 4х4 см), а на дно уложите минеральную вату.
Второй этап . Проделайте выходное отверстие в дне.
Третий этап . Уложите на брус профнастил и перекрасьте последний в черный цвет. Разумеется, если изначально он был другого цвета.
Четвертый этап . Сделайте перфорацию по всей площади профнастила для притока воздуха.
Пятый этап . При желании можете остеклить всю конструкцию поликарбонатом – это повысит температуру нагрева абсорбера. Но не забывайте о том, что нужно предусмотреть еще и выходное отверстие для притока воздуха извне.
Изготовление коллектора из пивных банок
Это практичная и дешевая альтернатива описанным выше моделям гелиосистем. Она характеризуется низкой себестоимостью, ведь главное – запастись достаточным количеством жестяных банок (это будет нетрудно для любителей «коки» или баночного пива).
Солнечный коллектор из алюминиевых банок
Обратите внимание! Банки обязательно должны быть из алюминия – этот металл обладает высоким теплообменом и устойчивостью к коррозии. Поэтому при подготовке проверьте каждую банку с помощью магнита.
Технология изготовления
Первый этап. Сначала проделайте в дне каждой банки по три отверстия, каждое размером с ноготь. Сверху сделайте вырез в форме звезды и отогните края наружу – это улучшит турбулентность подогретого воздуха.
Как сделать солнечный коллектор
Второй этап . Далее обезжирьте банки и сложите их в трубы соответствующей длины (в зависимости от размеров стены). Дно и крышка будут почти идеально прилегать друг к другу, а незначительные зазоры между ними обработайте силиконом.
Обратите внимание! Силикон должен выдерживать перманентно высокую температуру, иначе ваша конструкция рассыплется в процессе эксплуатации.
Не смещайте банки, пока силикон полностью не высохнет. Можете использовать для этого самодельные шаблоны – две доски, сбитые под углом (своего рода желоб). Это обезопасит трубы от боковых смещений.
Солнечный коллектор из алюминиевых банок
Третий этап . Далее приступите к сборке корпуса. Для задней стенки используйте лист обычной фанеры необходимого размера. Можете сверху и снизу короба установить специальные деревянные планки с отверстиями под трубы – так вы добьетесь более надежной фиксации.
Как сделать солнечный коллектор
Четвертый этап . Уложите трубы в короб и закрепите все тем же силиконовым герметиком. Потом выкрасите их черной краской – темные цвета, как известно, притягивают солнечные лучи. Между трубами проложите минеральную вату. Когда краска высохнет, закройте коллектор листом сотового поликарбоната.
В качестве заключения
В итоге хотелось бы отметить, что описанные нами конструкции гелиосистем позволяют добиться внушительного прироста температуры – зачастую в солнечный день в помещении на 25–30°С теплее, чем снаружи. Вместе с тем существенно улучшается и микроклимат в помещении, поскольку обеспечивается перманентное поступление свежего воздуха.
И еще один важный момент: такая конструкция не накапливает тепло, поэтому ночью она будет не нагревать, а охлаждать воздух в помещении. Эту проблему можно решить укрыванием коллектора после захода солнца.
Воздушный солнечный коллектор своими руками
Используя недорогие подручные материалы и простое оборудование, можно собрать эффективный воздушный солнечный коллектор для обогрева дома.
Устройство работает по простому принципу: черная поверхность поглощает солнечное тепло и отдает его воздуху. Пока на коллектор светит солнце, абсорбер нагревает нагнетаемый вентиляторами холодный домашний воздух. В помещение возвращается уже нагретый воздух — благодаря такой вентиляции температура в помещении постепенно повышается.
Воздушный солнечный коллектор обычно устанавливают на крышу или на южную стену дома, предварительно сделав четыре отверстия диаметром около 10 см, объясняет кандидат технических наук, автор многочисленных публикаций об энергосбережении и книги «Энергосберегающие коттеджи» Юрий Дудикевич.
«Через нижние отверстия в стене прохладный домашний воздух будет подаваться на коллектор, нагреваться и возвращаться обратно в помещение через верхние отверстия, — объясняет специалист. — На выходе коллектора устанавливаются обратные клапаны, которые блокируют движение воздуха при отключенных вентиляторах».
Согласно подсчетам эксперта, воздушный солнечный коллектор позволяет получать 1,5 кВт*ч тепловой энергии на один квадратный метр площади. «Например, 10 коллекторов, площадью два метра каждый, могут давать 30 кВт*ч в солнечный день, — объясняет украинский инженер. — В декабре, когда температура воздуха на улице достигала -6 ° С, суммарная выходная тепловая энергия коллектора в течение солнечного дня (7:00) составила 6 кВт*ч, а эффективность — не менее 50%, а в октябре коэффициент полезного действия устройства повысился до 75 %».
Теплый воздух из солнечного нагревателя лучше направить под пол, советует эксперт. «Устроить это можно посредством плоских прямоугольных воздуховодов шириной 30 и высотой 5 сантиметров, — объясняет Юрий Дудикевич. — Их можно изготовить своими руками из оцинкованной жести, к тому же они имеют большую площадь поверхности, чем круглые трубы, и поэтому лучше отдают тепло».
При этом необходимо обязательно обернуть в теплоизоляцию каналы и пол, отмечает специалист, добавляя, что отличными свойствами обладает природный утеплитель из извести и костры льна или конопли.
Воздушный солнечный коллектор может использоваться не только для обогрева дома, но и для отопления парников, сушки неотапливаемых помещений, сушки фруктов и овощей, а также древесины весной, летом и осенью.
По словам эксперта, воздушный коллектор – самым дешевым средством обогрева дома. «За водяную солнечную систему надо отдать не менее 4 тыс. евро, а воздушный аналог, который не уступает по эффективности, можно сделать собственноручно за 100 евро, — отмечает Юрий Дудикевич. — Такие устройства благодаря доступным материалам можно собирать даже на уроках труда в школе».
Для изготовления воздушного солнечного коллектора нужны базовые знания, а также материалы и инструменты, которые можно купить в ближайшем магазине или найти в собственном хозяйстве.
Чтобы смастерить солнечный воздушный обогреватель, который может работать и зимой, понадобится деревянная рама с фанерным дном, изоляционная и рефлектирующая пленка, металлический лист, зачерненная сетка и лист прозрачного поликарбоната. К тому же нужны два вентилятора, и два обратных клапана, которые устанавливаются на выходе из коллектора.
Фанерное днище размером 1500х1500 мм нужно раскроить на две части: 1050х1500 мм и 450х1050 мм (соединяются между собой планкой сечением 20х40 мм) и вырезать четыре отверстия для движения вентилируемого воздуха (можно использовать форматно-раскроечный станок).
В днище устланном изоляционной пленкой с теплоотражающим свойствам необходимо просверлить снизу два отверстия диаметром 10 см для забора холодного домашнего воздуха и два отверстия сверху — для отвода горячего воздуха из коллектора. «В нижние отверстия мы будем монтировать вентиляторы, с помощью которых холодный воздух будет втягиваться в коллектор, а на верхние позже установим обратные клапаны, которые будут блокировать движение воздуха при отключенных вентиляторах», — объясняет Юрий Дудикевич.
Утепление фанерного днища рамы изоляционной и рефлектирующой пленкой помогает уменьшить теплопотери коллектора. Алюминизированная пленка отражает тепловые лучи, которые поступают от нагретого абсорбера.
Основной элемент коллектора — абсорбер – окрашенный в черный цвет металлический лист.
К внутренней стороне абсорбера прибивается металлическая сетка, которая меняет структуру воздушного потока, создаваемого вентиляторами, и вся эта конструкция монтируется к раме коллектора.
«Втянутый в коллектор холодное домашний воздух движется вдоль сетки, прогревается и становится температурно однородным», — объясняет Юрий Дудикевич.
Далее присоединяем питание к вентиляторам и монтируем их в отверстия, которые будут находиться снизу.
«Два вентилятора Домовент ВКО-100 создают воздушный поток скоростью 200 м3/ч, — объясняет эксперт. — Мощность одного вентилятора составляет 14 Вт при дневных солнечных поступлениях на коллектор от 3 кВт*ч и больше».
Для установки воздушного коллектора необходимо просверлить в стене четыре отверстия диаметром 10 см.
И наконец — для уменьшения теплопотерь абсорбер накрываем листом прозрачного поликарбоната, который имеет защитную пленку от губительного ультрафиолетового излучения.
Видео: как собрать воздушный коллектор своими руками из пивных банок
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Воздушный солнечный коллектор для отопления дома
Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.
Как устроен воздушный коллектор
Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.
Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:
- корпус с теплоизоляцией;
- нижний экран, абсорбер;
- радиатор с аккумулирующими ребрами;
- верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.
В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.
Принцип обогрева и его эффективность
Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.
Принцип действия воздухонагревателя следующий:
- воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
- внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
- происходит нагрев воздуха;
- разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.
В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.
Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.
В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:
- в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
- перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
- в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.
Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.
Солнечный коллектор — водяной или воздушный
Как и из чего сделать воздушный коллектор
Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.
Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.
Как сделать расчёты коллектора
Вычисления выполняются следующим образом:
- каждый м? от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
- для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м?.
Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м? необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м?. Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.
Типы конструкции коллектора
Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.
В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.
Материалы для изготовления коллектора
Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.
