Водяной солнечный коллектор

Как сделать плоский солнечный коллектор для отопления

Использование бесплатной энергии солнца – хороший метод сэкономить топливо и электричество, расходуемое на отопление частного дома. Массовому применению гелиосистем мешает высокая цена теплоприемников и сопутствующего оборудования – накопительного бака, циркуляционного насоса, электронного блока управления и прочей арматуры. Единственный способ снизить затраты – сделать солнечный коллектор своими руками из недорогих материалов и собрать стандартную схему обвязки.

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

  1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
  2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
  3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

  1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
  2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
  3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
  4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
  5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

Когда вода в баке нагрета до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

Изготавливаем водяной коллектор

Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

  • регион проживания и уровень инсоляции;
  • температура окружающей среды, особенно в зимний период;
  • площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
  • материал и покрытие змеевика;
  • температура теплоносителя на входе;
  • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
  • скорость течения воды по трубам теплообменника.

В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

  1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
  2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
  3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
  4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

Размещение тепловой установки

Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

  1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
  2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
  3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
  4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

Источник: otivent.com

Водяной солнечный коллектор

Солнечные коллекторы – это отличный способ сэкономить энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

Но самое главное, что простой солнечный коллектор (в отличии, например, от солнечных панелей) можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте “Включи солнце – живи комфортно”. Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued, которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «впитывает» солнечную энергию, потом это тепло передается теплоносителю (воде). Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования. Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей – антифризов.

Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без электрических приборов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

Принцип работы такого солнечного коллектора заключается в следующем:

  • Солнце нагревает жидкость в коллекторе
  • Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятор
  • Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде
  • Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
  • Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
  • Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
  • Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.
Читайте также:  Снегоход из мотоблока + видео

Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорбера нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

Основной элемент коллектора отопления – абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего диаметра, расположенных горизонтально. Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально). Для соединения в толстых трубах необходимо просверлить отверстия под диаметр вертикальных труб.

Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.

Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы. Используется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина – 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.

Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.

Солнечные лучи проходят через стекло и нагревают коллектор, а остекление предотвращает утечку тепла. Стекло также препятствует движению воздуха в абсорбере без него коллектор быстро терял бы тепло из-за ветра, дождя, снега или низких внешних температур.

Раму следует обработать антисептиком и краской для наружных работ.

В корпусе делаются сквозные отверстия для подачи холодной и отвода нагретой жидкости из коллектора.

Сам абсорбер красят жаростойким покрытием. Обычные черные краски при высоких температурах начинают шелушиться или испаряться, что приводит к потемнению стекла. Краска должна полностью высохнуть, прежде чем вы закрепите стеклянное покрытие (для предотвращения конденсации).

Под абсорбером закладывается утеплитель. Чаще всего используется минеральная вата. Главное, чтобы он выдерживал довольно высокие температуры в течение лета (иногда более 200 градусов).

Снизу раму закрывают ОСБ плитой, фанерой, досками и т.п. Основное требование к этому этапу – убедиться, что низ коллектора надежно защищен от попадания влаги внутрь.

Для закрепления стекла в раме делают пазы, или крепят планки по внутренней стороне рамы. При расчете размеров рамы следует учитывать, что при изменении погоды (температуры, влажности) в течение года ее конфигурация будет немного меняться. Поэтому на каждой стороне рамы оставляют несколько миллиметров запаса.

На паз или планку крепится резиновый оконный уплотнитель (D- или Е-образный). На него кладется стекло, на которое таким же образом наносится уплотнитель. Сверху это все закрепляется оцинкованной жестью. Таким образом, стекло надежно закреплено в раме, уплотнитель защищает абсорбер от холода и влаги, а именно стекло не повредится, когда деревянная рама будет “дышать”.

Стыки между листами стекла изолируются уплотнителем или силиконом.

Чтобы организовать солнечное отопление дома понадобиться накопительный бак. Здесь хранится нагретая коллектором вода, поэтому стоит позаботиться о его термоизоляции.

В качестве бака можно использовать:

  • неработающие электрические бойлеры
  • различные баллоны для газов
  • бочки для пищевого использования

Главное – помнить, что в герметичном баке будет создаваться давление в зависимости от давления водопроводной системы, к которой он будет подключен. Не каждая емкость способна выдерживать давление в несколько атмосфер.

В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды, и забора нагретой.

В баке размещается спиральный теплообменник. Для него используют медь, нержавеющую сталь или пластик. Нагретая через теплообменник вода будет подниматься вверх, поэтому его следует поместить в нижней части бака.

Коллектор соединяется с баком с помощью труб (например, металлопластиковых или пластиковых), проведенных от коллектора к баку через теплообменник и обратно в коллектор. Здесь очень важно предотвратить утечку тепла: путь от бака до потребителя должен быть максимально коротким, и трубы должны быть очень хорошо изолированными.

Расширительный бачок – это очень важный элемент системы. Он представляет собой открытый резервуар, расположенный в крайней верхней точке контура циркуляции жидкости. Для расширительного бачка можно использовать как металлическую, так и пластиковую емкость. С ее помощью контролируется давление в коллекторе (из-за того, что жидкость от нагрева расширяется, могут треснуть трубы). Для снижения потерь тепла бачок также необходимо изолировать. Если в системе присутствует воздух, то он также может выходить через бачок. Через расширительный бачок происходит также наполнения коллектора жидкостью.

Больше подробностей о создании дешевого солнечного коллектора, перечень необходимых материалов и правила установки нагревателя можно узнать, загрузив Практическое руководство по сооружению солнечных коллекторов для горячей воды.

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Источник: ecotechnica.com.ua

Как сделать водяной солнечный коллектор

Изобилие солнечного света и тепла летом, страстное желание или потребность добиться реальной экономии в отоплении и горячем водоснабжении заставляют многочисленных умельцев придумывать и реализовывать в металле самые интересные с их точки зрения проекты солнечного водяного коллектора.

Но, как всегда, умные люди советуют – перед тем, как приниматься за изготовление водяного солнечного коллектора своими руками, познакомьтесь с готовыми конструкциями, воплощенными в реальность. Сложно сказать, достигнута ли главная цель и получен требуемый эффект преобразования солнечного тепла в водяное. Как правило, информация об этом у мастеров отсутствует.

Поэтому перед изготовлением водяного солнечного коллектора проанализируйте и ответьте сами себе на простые вопросы:

  • Какое количество горячей воды необходимо, и для каких целей предполагается его использовать;
  • Какие параметры водяного солнечного коллектора удовлетворят потребителя;
  • Оправдают ли себя средства и время, потраченные на поставленные цели.

Цели и задачи изготовления водяного солнечного коллектора

Стоит напомнить, что для солнечного потока максимальная падающая тепловая энергия в среднем составляет 800Вт/ч на метр в квадрате в летнее время. Для систем водяного отопления современного дома или квартиры этого явно недостаточно. Например, при отапливаемой площади в 50м 2 минимальные тепловые потребности составят не менее 7-8кВт/ч, в зависимости от состояния жилья, значит, при 100% КПД устройства потребуется, как минимум, 10м 2 солнечного коллектора.

А вот как альтернатива электрической бойлерной системе водяной солнечный коллектор вполне потянет. При условии наличия в системе теплоаккумулятора и водяного насоса.

Подбираем конструкцию водяного солнечного коллектора

В качестве рабочей модели используем стандартную и многократно проверенную конструкцию с использованием набора параллельных нагреваемых трубок. Самый сложный вопрос – материалы. Среди многочисленных вариантов солнечных водяных любительских конструкций можно выбрать наиболее подходящую схему, при условии:

  1. Длина единичной нагреваемой трубки от подводящей общей трубы до водосборной трубы не должна превышать 70см для горизонтальной схемы и 200см для вертикальной. Размер получен практическим подбором.
  2. Шаг между теплоприемными трубами не должен превышать величину 10 диаметров для медного исполнения и 5 диаметров для алюминиевого. Это связано, прежде всего, с необходимостью эффективно собирать тепло с поверхности теплового экрана-поглотителя солнечного тепла. При более высоком шаге ухудшается теплосъем и увеличиваются потери, при меньшем шаге растут затраты на материалы без значительного повышения эффективности водяного коллектора.
  3. В комплекте с солнечным водяным коллектором необходимо подключить бойлер с внутренним дополнительным теплообменником и насос с производительностью в пределах 100-150лч горячей воды.

Достаточно часто встречаются конструкции водяных коллекторов с использованием разнообразных теплообменников от старых холодильников и подобные им устройства. Сам по себе такой теплообменник, впаянный в лист меди или закрепленный на тепловом экране, даст в солнечный день максимум пол-литра кипятка в час. Более рационально использовать его медную трубку для изготовления нагреваемых трубок водяного солнечного коллектора.

Для солнечного водяного коллектора потребуется определенное количество медных трубок, флюса и оловянно-свинцового припоя, листовой меди.

Читайте также:  Улей из пластиковых бутылок своими руками

Для коллектора в габаритах 200х70см необходимо:

  • Трубки медной, диаметром 12-15мм — 4,2м, стоимость оценочно в 20-25дол.;
  • Трубки нагреваемой, медной, диаметром 8мм – 30м, стоимость – 90дол;
  • Листовой меди, шириной 100мм и толщиной 1мм – 20м, цена — до 20дол;
  • Припоя ПОС-9 и спиртово-канифольного флюса 300 и 100гр соответственно -5дол.

Итог: средняя стоимость материалов оценивается в 140-150дол., что примерно сопоставимо с требованиями к себестоимости проекта водяного коллектора солнечного света.

Изготавливаем теплообменник водяного солнечного коллектора

Перед пайкой и сборкой потребуется провести разметку и раскройку материала. Места сверления отмечаем ударом остро заточенного пробойника.

Сверловку отверстий выполняем только на сверлильном станке, аккуратно снимаем заусенцы.

Перед сборкой и пайкой нагреваем места пайки газовой горелкой, обрабатываем флюсом и облуживаем припоем все места пайки. Тонкие нагреваемые трубки лудим по всей длине в местах будущего крепления экрана-поглотителя.

В процессе спаянные места оборачиваем мокрой ветошью для исключения расплавления спая из-за перегрева теплообменника.

Вторым заходом вырезаем полоски меди так, чтобы они образовали сплошной лист. Не пытайтесь припаивать один сплошной лист, это сложнее чем вы думаете, и потребует специального оборудования.

На концах подводной и отводной трубы запаивают штуцера для крепления труб, соединяющих солнечный коллектор с бойлером или водяным теплоаккумулятором.

Для исключения возможных деформаций конструкции коллектора теплообменник можно поместить в коробку или на навесную раму. Как правило, дно коробки выстилают теплоизоляционным матом и дополнительно задувают строительной пеной.

До монтажа в короб необходимо провести проверку герметичности пайки. Для этого следует один из штуцеров заглушить с помощью резьбовой пробки на уплотнительной фум-ленте. Ко второму штуцеру подводится давление от строительного или автомобильного компрессора. Каждый стык пайки последовательно обмазывается мыльным раствором, подобно проверке на утечку газа. В случае наличия пузырей брак необходимо перепаять.

Покрытие для водяного солнечного коллектора

Отдельная тема – нанесение покрытия, чем обычно козыряют все продавцы водяных солнечных коллекторов, промышленного изготовления. Для нанесения абсолютно черного покрытия использует лак в аэрозольной упаковке и кусок резины. Перед выполнением работ поверхность теплообменника необходимо обработать спиртом или ацетоном.

Все работы выполняются на открытом воздухе, на сквозняке, используя респиратор. Перед нанесением покрытия располагаем коллектор так, чтобы нагреваемые трубки стояли вертикально, и зажигаем резину. Последовательно распыляем лак, и через секунду подносим коптящее пламя резины на расстояние, обеспечивающее осаждение сажи на тонкий слой лака. Работу лучше выполнять в несколько заходов, пока не будет получено сплошное черное сажевое покрытие. После окончательного высыхания лака покрытие хорошо держится на медной поверхности. Можно в качестве эксперимента нанести повторный слой лака, но зачастую он не нужен.

Готовый водяной коллектор монтируется в короб и закрывается листом прозрачного поликарбоната. Он лучше и легче стекла, не боится тепловых перегрузок от солнечного света, ударов, благодаря специальной защитной пленке более долговечен в использовании, даже на открытом солнце. Но, в отличие от минерального стекла, поликарбонат имеет высокий коэффициент теплового расширения, примерно на 1м величина изменения составляет 3мм. Поэтому лист крепится на поверхность водяного коллектора с использованием специальных теплокомпенсирующих подкладок и шайб, герметика, устойчивого к солнечному излучению.

Перед герметичной упаковкой коллектора в корпус в нижней части можно уложить пару мешочков с силикагелем или фирменных поглотителей влаги и водяных паров.

Источник: bouw.ru

Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Из чего состоит:

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

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

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

Иллюстрация с сайта isolar.ru

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

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

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

Иллюстрация с сайта du-alex.ru

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

Иллюстрация с сайта specsiz.wordpress.com

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

Контур — один или два:

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

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

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

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

Иллюстрация с сайта hdinterior.ru

Циркуляцияестественная или принудительная:

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

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

Источник: www.houzz.ru

Солнечный коллектор зимой

В этой статье: Работает ли зимой солнечный коллектор? Сравнение эффективности работы зимой вакуумного и плоского солнечного коллектора. Плюсы и минусы гелиосистемы. Отзыв владельца. Видео по теме.

Солнечный коллектор зимой.

Эффективность использования плоского и вакуумного коллектора зимой.

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников. Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика. Данная статья поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями. Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает её не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.

Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту.

На сегодняшний день наибольшее распространение нашли плоские и вакуумные солнечные коллекторы.

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя.

Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием (обычно чёрный никель или напыление оксида титана) для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурат). Трубки, по которым распространяется теплоноситель, изготавливаются из сшитого полиэтилена либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметикой.

При отсутствии забора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть теплоноситель до 190—210°C. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре, эффективность которого может составлять около 95%. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4 % (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение «запаса мощности» по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой). Также высокая эффективность достигается увеличением площади контакта трубки и медного листа: у формованного листа и паянного соединение она максимальна, у соединения ультразвуковой сваркой – меньше. Используется также алюминиевый экран.

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная вакуумная труба имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение медные тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При воздействии на коллектор солнечным светом жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь, превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору.

Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления.

В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой? Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

Засыпание панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.

Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.

Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. Посмотрите видеоролик, снятый во время испытаний вакуумной трубки на ударную прочность.

Трубка выполнена из чрезвычайно крепкого боросиликатного стекла которое выдерживает удары града который падает со скоростью 18 м/с и имеет 35 мм диаметре.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.

Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.

Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло — является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

Коллекторы стоят пока сравнительно дорого

Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не стабильна.

Систему приходится оснащать довольно вместительным баком-накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзыв владельца о работе солнечного коллектора зимой.

Видео о работе солнечной сплит-системы SH-200-24 торговой марки «АНДИ Групп»

Предлагаем Вашему вниманию всесезонные солнечные коллекторы торговой марки АНДИ Групп

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 200 до 1000л)

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 100 до 500л)

Количество трубок в коллекторе: 12,15,18,20,24,30 (в зависимости о модели)

Количество трубок в коллекторе: 15,20,24,30 (в зависимости о модели)

Источник: optonimpex.com