0

Солнечный коллектор своими руками

Содержание

Принцип работы солнечного коллектора

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

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

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

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

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

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

Виды солнечных коллекторов

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

  • Воздушный
  • Вакуумный

  • Плоский

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

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

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

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

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

схема плоского солнечного коллектора

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

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

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

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

  1. Изготовить короб
  2. Изготовить радиатор или теплообменник
  3. Изготовить аванкамеру и накопитель
  4. Собрать коллектор

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

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

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

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

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

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

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

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

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

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

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

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

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

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

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

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

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

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

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

Использовать солнечную энергию для бытовых нужд мечтали всегда. Особенно актуально эта идея стала развиваться в последние пятьдесят лет, когда появились новые материалы, позволяющие конструировать довольно эффективные конструкции. Появились и инструменты, с помощью которых можно в домашних условиях производить изготовление сложных технологичных конструкций.

Идея нагревать воду с помощью солнца реализовывалась еще в древности. Обычные бочки, выставленные на солнце или в тени, в течение определенного времени поглощали тепловой поток из окружающей среды. Температура жидкости увеличивалась с ростом интенсивности солнечного излучения.

В семидесятых-восьмидесятых годах XIX века Йозеф Стефан и Людвиг Больцман открыли закон теплового излучения. Ими были выведены расчетные формулы, на основании которых определяется тепловой поток, получаемый от Солнца, на поверхности Земли. Для объектов, расположенных на Земле, используют следующую формулу:

где σ = 5,670367·10-4, Вт/(м2·К4) – постоянная Стефана-Больцмана;

F – площадь поверхности тепловосприятия, м2;

С2 – степень черноты поверхности тепловосприятия;

Т1 – температура теплового излучателя, для поверхности Солнца принято считать, что она составляет Т1 = 6000 К;

Т2 – температура теплоприемника – это поверхность нагреваемая солнечным излучением, (T2 = t2 + 273), K;

где t2 – температура теплоприемник (тела на Земле), °С;

ϕ – угол падения солнечных лучей, °.

Что такое коллектор и назначение солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают устройство, которое собирает энергию излучения, а затем перемещает накопленную теплоту потребителям. На практике используют еще один термин – гелиоколлектор.

По назначению солнечные установки (гелиоустановки) использования подразделяют:

  • гелиоконцентраторы – устройства, собирающие солнечную энергию в узкий поток. Их используют для плавки металла. В институте НПО «Физика-Солнце» (г. Ташкент) были разработаны и изготовлены плавильные печи, в которых достигнуты температуры более 5000…5500 °С;
  • солнечные батареи – устройства для преобразования излучения от Солнца в электрическую энергию;
  • гелиоопреснительные установки – машины, предназначенные для получения пресной воды из воды с высоким содержанием минеральных солей;
  • гелиосушильные установки – тепловые устройства, в которых осуществляется удаление влаги из овощей и фруктов с использованием энергии Солнца;
  • гелионагреватели (воздушный солнечный коллектор) – установки для передачи теплового потока от инфракрасного излучения к теплоносителям.

Как работает солнечный коллектор

Солнечное излучение кроме видимого света имеет еще и невидимый инфракрасный спектр. Именно он и переносит тепловую энергию. На основании исследований установлено, что в зоне умеренного климата интенсивность теплового излучения в полдень достигает более 5 кВт/м2. На рис. 1 представлена зависимость суммарной инсоляции для 48 ° северной широты.

Рис. 1 Суммарная инсоляция солнечного излучения для разных периодов умеренной зоны Европы

Информация к размышлению! Тепловую радиацию разделяют на: прямую и рассеянную. Поэтому даже в пасмурный день ощущается поступление солнечного теплового потока. Из представленной иллюстрации видно, что количество поступающей теплоты в летний и зимний периоды имеет значительные различия. Поэтому при проектировании устройств учитывают возможную эффективность, сообразуясь с затратами.

Принципиальная схема гелиоколлектора представлена на рис. 2. Солнечная радиация поступает внутрь коллектора через светопрозрачное ограждение. На приемной панели, окрашенной в черный цвет, происходит поглощение теплоты. В результате происходит нагрев черного тела. Последующий процесс теплопередачи происходит конвекцией. Теплота передается от нагретой стенки к потоку жидкости (газа), перемещаемого по трубопроводам. Подвижная среда нагревается.

Внимание! Для предотвращения тепловых потерь ограждение коллектора теплоизолируется. Так как внутри полученная теплота используется на нагревание потока, то интенсивность отраженного излучения от панели, воспринимающей излучение, невысока.

Рис. 2 Схема устройства гелиоколлектора

Внимание! На поверхность Земли поступает мощный поток теплового излучения. Основная часть его отражается и не поглощается поверхностью.

Виды коллекторов

Принято разделять виды коллекторов по нагреваемым теплоносителям. Нагревать можно:

  • воду – такие установки могут обеспечивать потребителя горячей водой, а также участвовать в отоплении здания;
  • воздух – воздушные солнечные коллекторы применяют для сушки сельскохозяйственных культур, а также в домах, оборудованных регенерационными теплообменниками, для обогрева жилья или производственного помещения;
  • антифриз (жидкости с низкой температурой замерзания) – здесь назначение одно – отопление с помощью солнечных коллекторов.

Делят гелиоколлекторы и по конструкции солнечных коллекторов:

  • трубчатые – в их основе использованы трубопроводы разного типа;
  • щелевые – в таких устройствах теплоноситель перемещается внутри узкой щели, находясь в контакте с нагретым теплоприемником;
  • параллельного или последовательного исполнения, здесь все зависит от способа задания движения теплоносителю;
  • открытого или вакуумного заложения теплообменников, для снижения теплопотерь в окружающую среду дорогие конструкции оборудую вакуумными трубками. Через них теплопотери в окружающую среду сведены к минимуму.

Приверженцы разных школ создания солнечных коллекторов всегда продвигают определенный принцип в конструировании и изготовлении собственных установок.

Плоский коллектор

Самыми распространенными считают плоские гелиоколлекторы. В их основе используют короб, внутри которого размещают все основные элементы (рис. 3). Теплообменник выполняется из тонкой медной трубки. По ней циркулирует вода. Нагрев поверхности трубки происходит от платины теплоприемника, окрашенного в черный цвет.

Рис. 3 Конструктивное исполнение плоского трубчатого гелиоколлектора

Снаружи устанавливают прозрачное стекло. Оно пропускает солнечное излучение, но препятствует конвекционным теплопотерям через верх плоского коллектора. Ниже медной трубки расположен теплоизолятор. Он способствует сохранению теплоты вокруг зоны теплообмена.

Конструкционные нюансы и особенности плоского гелиоколлектора

Чтобы подавать воду на входе и выходе гелиоустановки устанавливают патрубки, для присоединения магистральных трубопроводов на конце имеются резьбы. Чтобы активизировать перемещение воды, устанавливают насосы малой мощности. С их помощью увеличивают производительность солнечного коллектора.

Вода может циркулировать и сама, за счет изменения плотности при нагревании. Но интенсивность естественной циркуляции будет настолько низкой, что нагревание большого объема воды в системе горячего водоснабжения окажется недостаточно эффективной.

Изготовление плоского коллектора своими руками

Чтобы сделать солнечный коллектор своими руками, нужно использовать испарительную решетку (трубка с наружным диаметром 6 мм) от старого холодильника (рис. 4). Аккуратно снимают трубку и промывают ее от остатков хладона, использованного ранее в холодильнике.

Рис. 4 Общий вид испарителя от старого холодильника

В дальнейшем работы выполняются в следующей последовательности:

  1. Подбираются рейки 30х30 или 40х40 мм для изготовления каркаса.
  2. Из реек с помощью гвоздей, а лучше с применением саморезов и шуруповерта изготавливается короб.
  3. Приобретается стекло. Его можно специально не покупать. Сейчас население активно заменяет окна на пластиковые. Поэтому можно всегда подобрать подходящее стекло на свалках. Его нужно будет только отмыть.
  4. Стекло под воздушный солнечный коллектор вырезается в размер рамки.
  5. Необходимо подобрать материал для изготовления черной поверхности. Здесь подойдет автомобильный коврик. Их тоже довольно часто меняют, поэтому проблем с приобретением не будет. В гаражах отдадут с удовольствием.
  6. Все элементы помещаются внутрь каркаса из реек (рис. 5).

    Рис. 5 Сборка основных элементов внутри каркаса

  7. Внутрь помещают фольгу. Тщательно проклеивают все углы, чтобы исключить теплопотери.
  8. Остается только собрать всю конструкцию и закрепить стекло сверху. Вариантов крепления стекла много. Некоторые забивают несколько гвоздей, а потом их сгибают. Чтобы предотвратить утечки теплого воздуха, дополнительно оклеивают скотчем. На несколько сезонов такого утепления хватит.

    Рис. 6 Гелиоколлектор в сборе со стеклом

  9. Воздушный солнечный коллектор готов, он устанавливается на открытом воздухе. Чтобы гелиоколлектор эффективно работал, его ориентируют относительно сторон света. С помощью полихлорвиниловых трубок присоединяют водопроводные трубы. Далее монтируют систему горячего водоснабжения по принятой для себя схеме (рис. 7).

    Рис. 7 Собранный солнечный коллектор, готовый к установке в систему ГВС.

Подобные установки могут применяться не только для производства горячей воды. Весной их используют на отопление теплицы солнечным коллектором. Чтобы теплоноситель не замерзал в ночное время, в нем растворяют обычную поваренную соль. Температура замерзания может быть снижена до -7 °С.

Вакуумный коллектор

Солнечные коллекторы промышленного типа изготавливают с применением стеклянных коаксиальных вакуумных трубок. При отсутствии воздуха конвективный теплообмен сводится к нулю. С этим и связано появление подобных коллекторов. Они имеют самый высокий КПД, так как нет неконтролируемых тепловых потерь (рис. 8).

Рис. 8 Конструкция колбы вакуумного солнечного коллектора

Внутри стеклянной колбы помещена тепловоспринимающая трубка (абсорбер), окрашенная в черный цвет. Она контактирует с пластиной, изготовленной из алюминия (материал имеет самое низкое значение коэффициента теплопроводности, что и обусловило ее применение). Теплообменник изготовлен из медных трубок, внутри которых циркулирует жидкость.

Внимание! Даже в условиях низких значений солнечного излучения, что наблюдается в зимний период, вакуумные коллекторы способны получать тепловую энергию и отдавать ее в систему отопления или горячего водоснабжения.

Конструкционные нюансы вакуумного гелиоколлектора

На рис. 9 показана схема монтажа вакуумного гелиоколлектора.

Рис. 9 Монтажная схема вакуумного солнечного коллектора

Особенности следующие:

  1. В качестве теплоносителя чаще всего используют низкокипящие спирты, которые не замерзают даже при температуре ниже -30 °С.
  2. В системе используют принцип последовательной циркуляции теплоносителя. Он нагревается до температуры выше, чем вода в накопительном баке, который и нагревается от теплоносителя вакуумной установки.
  3. Необходимо избегать присутствия любых затемняющих элементов во внешней среде.
  4. Необходимо минимизировать расстояние между коллектором и потребителем. С ростом расстояний растут и потери, которые понижают эффективность использования подобного устройства.

Изготовление вакуумного коллектора своими руками

Важно! Сделать солнечный коллектор своими руками вакуумного типа крайне сложно. Затраты могут быть весьма высокими.

Вакуумный солнечный коллектор своими руками изготовить можно. Потребуется приобрести стеклянные трубки для молочной промышленности или доильных установок. Они реализуются вместе со специальными резиновыми патрубками, с помощью которых могут монтироваться в разные монтажные схемы.

Внутри стеклянных труб потребуется расположить стальные или медные трубки, окрашенные в черный цвет. Сварку или пайку придется дополнительно защищать теплоизолирующими лентами, например, вырезанными из вспененного полиэтилена.

Изготавливая солнечный коллектор вакуумного типа, потребуется произвести откачку воздуха из стеклянных труб. Откачку воздуха выполняют с помощью вакуумного насоса. Здесь понадобится использовать специальный штуцер, который плотно закроется сразу после отсоединения всасывающего трубопровода от вакуум-насоса. Современные пластинчатые устройства позволяют получать разряжение до 25…30 % от исходного атмосферного значения.

Перед началом работ следует оценить свои силы. Подобные устройства довольно дороги в изготовлении. Здесь нужны не только дорогие инструменты и приспособления. Нужен еще и навык выполнения работ с вакуумными установками.

Можно собрать установку из готовых элементов (рис. 10)

Рис. 10 Сборка вакуумной установки

  1. Изготавливают раму для монтажа.
  2. Ориентируют ее относительно сторон света.
  3. Приобретают коаксиальные трубки в сборе с теплообменниками.
  4. Производят монтаж подводящих и отводящих трубопроводов.
  5. Устанавливают вакуумные трубки и соединяют их с магистральными трубопроводами.
  6. Выполняют работы по тепловой изоляции всех точки стыковки колб и трубопроводов.

Воздушный коллектор

Воздушный солнечный коллектор используется только для нагревания воздуха. Подобные установки испытывались в системе «теплый дом», где нагретый воздух передавал теплоту аккумулятору из гранитных камней. Для создания теплового аккумулятора под жилым домом вырыли большой котлован (более 12 м3). По периметру обложили теплоизоляционными матами, а внутрь заложили гранитные камни массой по 10-12 кг.

Подобное устройство изготавливается с применением разных типов труб. С появлением современных материалов многие вопросы изготовления значительно упростились.

На рис. 11 показаны варианты воздушных гелиоколлекторов.

Рис. 11 Варианты изготовления воздушных гелиоколлекторов: а – использование резинового шланга; б – применение алюминиевых банок

Конструкционные особенности

Принципиальных отличий в конструкции нет, единственное отличие в том, что для циркуляции теплоносителя при принудительном способе задания движения используют не насос, а вентилятор. Здесь не принципиально, какому типу вентиляторов отдать предпочтение, центробежному или осевому. Каждый из них может быть довольно просто приспособлен для выполнения работы.

Оригинально выглядят установки, в которых теплообменник выполнен с использованием сотового поликарбоната.

Как изготовить солнечный коллектор своими руками при использовании поликарбоната

Особенностью поликарбоната является наличие в нем сот, длина которых достигает 12 м (стандартный лист имеет размеры 12,0х2,1 м). Проходя по такому протяженному пути, теплоноситель может нагреваться до довольно высокой температуры. Поэтому подобный материал привлекает внимание мастеров.

Делать громадный по размерам коллектор довольно сложно, поэтому ограничивают размеры отдельных секций. Обычно для удобства монтажа принимают листы размером 1,0х2,0 м. Для таких листов несложно изготовить корпус. Вместо поверхностного стекла обычно применяют тот же сотовый поликарбонат, что используют для изготовления теплообменника. Наличие сот сокращает конвекционные потери теплоты. Светопрозрачное покрытие работает довольно эффективно: пропускает солнечное излучение, не позволяет сконцентрированной теплоте внутри коллектора покидать его пределы.

На рис.12 показано строение листа сотового поликарбоната. Видно, что соты образуют строгие прямоугольники. Их сечение сохраняется неизменным по всей длине рулона (листа).

Рис. 12 Строение листа поликарбоната

Алгоритм изготовления гелиоустановки следующий:

  1. Для создания верхнего и нижнего коллектора используют пластиковые трубы, в которых с помощью отрезного диска углошлифовальной машинки делают продольный разрез (рис. 13).

    Рис. 13 Продольный разрез в пластиковой трубе

  2. Отрезанный лист сотового поликарбоната вставляется в полученный паз (рис. 14)

    Рис. 14 Монтаж сотового поликарбоната в паз пластиковой трубы

  3. С помощью клеевого пистолета выполняется герметизация шва

    Рис. 15 Пайка шва клеевым пистолетом

  4. Отдельные элементы собирают в батарею. Площадь ее может быть сколь угодно большой (рис. 16).

    Рис. 16 Батарея из воздушных солнечных коллекторов

После сборки выполняют монтаж всех тепловой системы и начинают использовать подобные устройства. Если применять поликарбонат толщиной 10 мм и более, то можно создавать не только воздушные установки. Они успешно будут работать для получения горячей воды.

Как выбрать коллектор для себя

Часто задают подобные вопросы те, кому предстоит определиться с параметрами солнечной системы получения горячей воды и отопления. Многое зависит от назначения и длительности использования в течение года.

Если предусматривается проживание в течение только летнего сезона (дачный вариант), то создавать дорогое устройство или приобретать его для собственных нужд будет не обосновано. Лучше остановить свой выбор на простых установках, которые несложно изготовить своими руками.

Другое дело, если проживание в индивидуальном доме происходит в течение всего года. Здесь стоит подумать о более дорогом устройстве. Например, вакуумном солнечном коллекторе. Но и тут имеются определенные ограничения. Для северных районов выше 55 ° северной широты эффективность применения подобной установки может оказаться недостаточно высокой. Она сумеет компенсировать не более 10-20 % затрат от потребностей системы отопления, хотя и такая экономия может оказаться весьма существенной.

Для районов южнее указанных широт традиционная система отопления может быть только в качестве резервной, используемой только для нескольких самых холодных дней в году. В остальное время будет достаточно того теплового потока, который будет получен от солнечной радиации.

Технология

Устанавливать полотно нужно всегда с южной стороны. Размер коллектора выбирают так, чтобы он хорошо отапливал помещение. То есть нужно принять во внимание размеры, схема разрешает различие. Само собой, что также это зависит от размера южной стены и количества денег.

Деревянный брус размером 150 на 50 мм для изготовления каркаса воздушного коллектора

Сначала делаем каркас устройства. Для этого понадобится брус 150 на 50 мм. В принципе, верхнюю часть можно изготовить из бруса 200 на 50 мм, тогда получится козырек. Посередине каркаса лучше сделать дополнительное перекрытие или даже несколько, в зависимости от размеров каркаса. Это увеличит прочность конструкции. Если в качестве защитного покрытия планируется использовать стеклопакет, то каркас должен быть упрочненным.

Каркас следует надежно прикрепить своими руками к стене дома и заизолировать все щели между ними монтажной пеной. Корпус воздушного солнечного коллектора должен быть герметичным.

Потом сверху и снизу на стене внутри каркаса нужно сделать отверстия для обмена воздуха. Если стены из досок или подобных материалов, это будет легко, но если стена кирпичная, это будет труднее. Но все же это необходимо сделать аккуратно.

В воздушном солнечном коллекторе роль абсорбера играет металлическая сетка. Это может быть сетка, наподобие москитной, только из метала, но гораздо лучшие результаты дает просечно-вытяжной или перфорированный лист.

Металлические перфорированные листы для изготовления абсорбера

Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому подходит лучше всего. Кроме того, чем больше площадь, способная принимать энергию, тем лучше конечный результат. К сожалению, из-за высокой цены мало кто может ее себе позволить, поэтому обычно обходятся металлической сеткой.

Поверхность обязательно нужно покрыть черной краской, это усилит селективные способности абсорбера.

На верхние отверстия, через которые в помещение будет попадать теплый воздух, необходимо установить клапаны, это легко сделать своими руками. Иначе в пасмурную погоду из коллектора будет попадать внутрь холодный воздух.

В качестве клапана подойдет кусок не слишком плотного полиэтилена. Его прикрепляют только за верхний край и теплый воздух сможет приподнимать его, а холодный не проберется.

На нижние отверстия нужно установить мелкую сетку, лучше всего капроновую. Она будет предохранять коллектор от попадания внутрь пыли, поэтому лучше поставить несколько слоев. Нельзя допустить, чтобы пыль попала внутрь коллектора, ведь она осядет на защитном стекле и ухудшит КПД устройства.

Капроновую сетку нужно будет время от времени менять своими руками, ведь она будет забиваться пылью и перестанет пропускать воздух. Можно также иногда протирать ее.

Прозрачный поликарбонат для установки защитного слоя воздушного коллектора

Потом нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закалённое стекло, разные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакет или что-то другое. Главное, не забыть, что короб солнечного коллектора должен быть герметичным, и надежно заделать все щели. Стеклопакет подойдет лучше всего, но он стоит гораздо дороже, зато есть разные виды более доступного поликарбоната.

По такой схеме можно сделать своими руками обогрев курятника или любого другого хозяйственного строения.

Система SolarVenti

Отдельно нужно вспомнить систему SolarVenti. Это воздушный коллектор, который работает по принципу вентиляции. Его применяют в тех помещениях, где может образоваться затхлость или плесень. Например, подвалы, гаражи, дачи, строительные бытовки, катера, террасы, жилые дома и тому подобное.

Отличительная особенность системы SolarVenti – вентилятор не нуждается в дополнительной подпитке электроэнергией, а защита абсорбера происходит с помощью поликарбоната.

Как и в обычных коллекторах, в SolarVenti абсорбер собирает энергию из солнечных лучей, но потом в действие приходит встроенный фотоэлемент. Он преобразует ее в электроэнергию, которая включает вентилятор. То есть даже работа вентилятора происходит благодаря солнечной энергии.

Воздушные коллекторы, работающие по системе SolarVenti

Свежий воздух поступает через множество мелких дырочек на задней стенке без помощи труб. Это обеспечивает нужную циркуляцию. Также есть фильтр, который препятствует попаданию грязи внутрь SolarVenti. А еще такой коллектор использует тепло стен для повышения производительности обогрева дома. Обычно в качестве защитного слоя используют какой-то вид поликарбоната.

Оконный коллектор

Для тех, кто не желает делать массивные конструкции, есть воздушный коллектор, который можно крепить прямо на стеклопакет. Его может своими руками снять даже женщина, притом без особых усилий. Такой коллектор обеспечит обогрев дома через стеклопакет. Кстати, это более эффективная система, чем коллектор из пивных банок.

Его делают из алюминия – это уменьшает вес и увеличивает эффективность устройства. Каркас делается из двух алюминиевых рамок. Его можно будет прикрепить на стеклопакет своими руками так же, как крепится москитная сетка.

Задняя стенка – алюминиевый лист средней толщины, чтобы не мялся. Для циркуляции воздуха в задней стенке нужно пробить по два ряда дырочек сверху и снизу. В нижние будет входить холодный воздух, из верхних – выходить теплый. Лист алюминия нужно прикрепить своими руками с помощью алюминиевого скотча, зафиксировав по всем углам и посередине.

Алюминиевые листы средней толщины для изготовления задней стенки оконного коллектора

Для того чтобы укрепить заднюю стенку, посредине можно установить алюминиевый профиль с заклепками.

Абсорбер можно сделать из тонкой черной фольги, которую используют фотографы. Правда, ее тяжело найти и она недешево стоит. Поэтому многие выбирают более практичный вариант – очень тонкий лист алюминия, покрашенный черной краской.

Абсорбер должен иметь те же размеры, что и задняя стенка. Когда его прикрепили к корпусу алюминиевым скотчем, можно сверху устанавливать вторую рамку. Сверху всю конструкцию нужно опять же зафиксировать алюминиевым скотчем.

Сверху на вторую рамку необходимо наклеить двухсторонний скотч по всему периметру. Тут будет крепиться прозрачный защитный слой. Лучше всего подойдет термоусадочная пленка. Не забываем, она должна быть натянутой. Корпус коллектора должен быть герметичным, как стеклопакет. К сожалению, тут невозможно использование поликарбоната.

После этого воздушный коллектор можно крепить на стеклопакет. Окно должно обязательно выходить на южную сторону. Конечно, можно еще прикрепить липучки и приклеить коллектор прямо на стеклопакет. Это уже дело выбора, но в таком случае нужно будет обеспечить поступление теплого воздуха внутрь с помощью труб.

Воздушный солнечный коллектор из пивных банок

Еще можно сделать воздушный коллектор из пивных банок. Коллектор из банок будет менее эффективным, на несколько Дж. В этой схеме из банок делается теплогенератор.

Основной плюс воздушного солнечного коллектора из банок – доступность материалов, в частности, тех же самых банок.

Воздушный коллектор можно Как купить у производителя, так и сделать своими руками. Как видно, что такие коллекторы доступны всем, ведь каждый может сделать воздушный коллектор из банок.

П. Морозов

Солнечный коллектор из поликарбоната своими руками Плоский солнечный коллектор Вакуумный солнечный коллектор Солнечный коллектор своими руками

Как сделать воздушный солнечный коллектор своими рукам

Солнечный коллектор на крыше

Использование бесплатного солнечного тепла — это современный подход к решению проблемы отопления дома. Конечно, оно пока что не может заменить традиционные источники тепла. Но в качестве дополнительной, или альтернативной энергии использовать солнце очень выгодно. Об этом давно ведутся разговоры, есть разработки систем и оборудования, но для массового потребителя все это пока недоступно, потому что слишком дорого. Однако можно сделать солнечный коллектор воздушного типа своими руками.

Что вообще такое солнечный коллектор? Это устройство, поглощающее солнечные лучи с их энергией, которая преобразуется в тепло по физическим законам. И грех этим не воспользоваться.

Эти устройства подразделяются по выделяемой температуре:

  • На слабые — с их помощью вырабатывается температура до +50С.
  • Средние — вода прогревается до +80С, так что их можно использовать для систем отопления.
  • Высокие — этот вид обычно применяется только на производствах.

Есть еще одно разделение, где в основе лежат элементы, осуществляющие нагрев:

Нас интересует последний вид. Он является самым дешевым и простым в изготовлении вариантом. Поэтому такой коллектор чаще всего домашние мастера сооружают своими руками.

Принцип работы

Любой из упомянутых коллекторов состоит из светоуловителя и аккумулятора. Последний является тем самым устройством, которое преобразует один вид энергии в другой. Именно аккумулятор нагревает теплоноситель.

В настоящее время используются коллекторы трех типов — трубные, плоские и вакуумные. В конструкции первого и третьего типа в качестве теплоизоляции выступает вакуум. Из устройства удаляется воздух, который обычно заполняет межтрубное пространство. Но особенность такой конструкции заключается в том, что трубная система состоит из двух кожухов, расположенных один в другом. А между ними — вакуумный зазор.

Удобство трубной схемы заключается еще и в том, что ее покатистая поверхность позволяет солнечным лучам постоянно падать под углом 90°. А это самое эффективное направление, при котором происходит максимальный отбор солнечной энергии.

Обычно в качестве теплоносителя в установках используется обыкновенная вода. Сам агрегат может быть одноконтурным или двухконтурным. Топлива не требуется, угарных газов оборудование не выделяет, конструкция его очень проста. Эти и еще несколько достоинств солнечных коллекторов делает их весьма заманчивыми для организации системы отопления дома.

Добавим, что коэффициент полезного действия солнечного коллектора — 80%. Для бесплатной системы это очень приличный результат. И еще один показатель. Если соорудить своими руками воздушный солнечный коллектор размером 2х2 м, то в сутки это устройство будет нагревать 100 л воды. Но только в том случае, если солнце будет вырабатывать энергию 4–5 кВт/м². А это среднестатистическая солнечная активность в России.

Солнечный коллектор своими руками

Коллекторы и гелиотермические системы

Самый простой вариант воздушного коллектора — это короб, в котором размещается трубчатый радиатор, изготовленный из стальных труб. Все стенки короба могут быть сделаны, к примеру, из досок или фанеры, ДСП или МДФ, а верхняя плоскость — это толстое стекло. Радиатор соединен с отопительным контуром. Это может быть трубная система, проходящая через бочку с водой.

Есть несколько очень важных условий, которые необходимо строго соблюдать:

  1. Под радиатор нужно уложить оцинкованный лист, который полностью закроет нижнюю внутреннюю плоскость.
  2. И радиатор, и жесть надо покрасить черной матовой краской.
  3. Обязательно внешнее утепление любым утеплителем — пенопластом, минеральной ватой, пенополистиролом и прочим. Под металлический лист укладывается толстый слой теплоизолятора.
  4. Короб красится белой краской.
  5. Необходима полная герметизация стыков, особенно периметра по уложенному стеклу.
  6. Металлическая бочка также теплоизолируется.

Заполнение системы следует проводить с нижней точки подачи воды, чтобы таким образом избежать образования воздушных пробок. Устанавливать такой коллектор надо на ровной площадке. Здесь важно точно выставить угол наклона системы, чтобы добиться максимального попадания солнечных лучей под прямым углом. Именно от этого зависит эффективность плоскости нагрева. По сути, не так уж важно, где будет размещен солнечный воздушный коллектор — на земле или на крыше. Главное — обеспечить солнечному свету свободный доступ.

Солнечный коллектор с тепловой трубой

Теперь несколько слов о том, какого размера должно быть устройство. Можно взять за основу показатели, о которых мы упомянули выше. Именно солнечный свет, его интенсивность и количество солнечных дней в году являются основной такого расчета. Специалисты же утверждают, что коллектор может работать как сезонный агрегат, а может и как круглогодичный.

Что нужно сделать для второго варианта?

  • Увеличить поверхность нагрева.
  • Установить двойной контур.
  • Провести монтаж двух радиаторов.
  • Усилить теплоизоляцию.
  • Использовать в качестве теплоносителя антифриз.

Именно такое устройство может работать невзирая ни на погоду, ни на время суток, ни на наличие солнца.

admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *