Как изготовить солнечный водонагреватель своими руками. Гелиоустановка для нагрева воды своими руками

Солнечные коллекторы для отопления - как сделать самому

В отличие от запасов жидкого, газообразного, твердого топлива ресурсы солнечной энергии неистощимы. Использование поставляемого солнцем излучения не наносит вреда многострадальной окружающей среде, не опустошает кошельки владельцев загородных коттеджей. Для применения бесплатного подарка природы можно приобрести готовую установку или сделать продуктивные солнечные коллекторы для отопления самостоятельно из подручных средств и недорогих, зачастую «бросовых» материалов.

Мощность достигающего земной поверхности потока солнечного света в средних широтах по усредненным данным NASA составляет примерно 1-1,2 кВт, приходящихся на м² площади. Это относительный параметр, зависящий от облачности, климатических условий, рельефа местности, времени года, от направления солнечного потока и еще от массы обстоятельств. При грамотном применении солнечной энергии она способна обеспечить теплом и горячей водой автономное загородное здание.

Солнечный коллектор для отопления, схема устройства и функционала

Несмотря на конструктивные различия гелиоустановок, применяемых в качестве обогревателей и аккумулирующих энергию солнца систем, функции у них аналогичны. Они предназначены для сбора и преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Даже в пасмурный день коллекторные системы проявляют чудеса продуктивности, а в жаркий полдень установки поставляют до 1500 кВт.

[include title="РСЯ - в записи"]

Принцип действия основан на применении законов физики. Солнечные лучи, попавшие в замкнутое пространство, перерабатываются в тепловую энергию и накапливаются, не имея возможности выйти обратно. С учетом частичной потери энергии в самом коллекторе, в трубах и в аккумуляторе тепла оборудование со среднестатистическим КПД, составляющим приблизительно 60%, все равно представляет собой достойную альтернативу обычным схемам отопления.

Принцип действия солнечных коллекторов

Обратите внимание. В северных европейских регионах работа солнечных коллекторов, оборудующих практичное архитектурное нововведение «солнечные дома», покрывает 50% потребности автономного строения в тепловой энергии. Дополняют их камины, печи, перерабатывающие древесину. Для стимуляции работы термических гелиоустановок, снабжающих теплом солнечные дома (здания, ориентированные по сторонам света), применяются насосы. Потребляют насосы не более 400 кВт/часов ежегодно.

Типы обогревательных систем — «солнечные коллекторы» ↑

Воздушные гелио коллекторы-концентраторы, принцип действия которых базируется на использовании физического явления «парниковый эффект». Проникающее сквозь светопроводящий материал (ПВХ пленку, поликарбонатную плоскость, стекло) инфракрасное излучение поглощается теплоприемником. Получивший энергетический заряд теплоприемник передает тепло воздуху под стеклом. Нагретая воздушная масса используется для отопления.

Подвижные аккумуляторно-преобразующие солнечные системы, ориентируемые на солнечный источник энергии. Среди них есть установки, оснащенные поворачивающимися вслед за движением солнца зеркалами. Есть оборудование, полностью совершающее развороты и коллекторы, подвижными частями которых являются нагревательный элемент и зеркало. Эффективно использующие прямое и рассеянное излучение подвижные коллекторы не слишком востребованы из-за дороговизны.

Плоские гелио-устройства. Представляют собой застекленный черный ящик, собирающий направленные под углом 30-35º лучи. Время работы их ограничено продолжительностью солнечного дня, на продуктивность влияет площадь принимающей излучение поверхности, вертикальное или наклонное расположение. Это дешевая, потому самая распространенная разновидность.

Эффективный солнечный коллектор трубчатого типа

Трубчатые солнечные коллекторы. Устройства представляют собой черные трубки, наполненные теплоносителем, циркуляцию которого стимулирует разница температур коллектора и нижней (холодной) зоны накопителя. У круглых элементов в отличие от деталей плоских систем больше площадь поглощающей свет поверхности.

Вакуумные солнечные коллекторы – одна из разновидностей трубчатых устройств. Их конструкция состоит из стеклянной трубки с расположенной внутри еще одной, но уже черной трубкой с теплоносителем. Между прозрачной оболочкой и черной трубкой вакуум, выполняющий функцию теплоизоляции.

Схема работы вакуумного гелиоколлектора:1. трубки с жидкостью (вода, антифриз)2. теплоизоляционный корпус3. отражатель4. рама жесткости5 и 6. баки для холодной и горячей воды

Коллекторы-концентраторы солнечного излучения. Их оборудуют рефлекторами, осуществляющими фокусировку солнечных лучей с максимальной площади. Концентрирующие солнечную энергию зеркала и отражатели увеличивают мощность и плотность получаемого установкой потока, за счет чего появилась возможность сократить площадь принимающего солнечное излучение элемента. С целью повышения результативности данное оборудование оснащается устройствами слежения за траекторией солнца.

Простейший солнечный коллектор для дачников – бочка ↑

Сделать его можно из обыкновенной оцинкованной тары для жидкости с объемом 100 — 200 л, расположить которую нужно на крыше. Если самодельный аппарат установить на южной стороне кровли, покрытой блестящим металлическим листом, производительность элементарной установки позволит получать около 100 л воды, нагретой до 60º . Бочка лучше других агрегатов освещается солнечными лучами, а за счет минимальной площади теплообмена с воздухом обладает КПД, равнозначным фабричным установкам.

[include title="РСЯ - в записи"]

К минусам бочек относят возможность использования лишь в экологически чистых регионах, удаленных от фабрик, транспортных магистралей, аэропортов. Данный самодельный агрегат малоэффективен в зимнюю пору, теряет много тепла в ветряную погоду.

Соорудить весьма эффективную гелиоустановку можно из змеевика старенького холодильника. Мастеру потребуются также фольга, рейки для изготовления каркаса, стекло и резиновый коврик. Нужна будет емкость для воды (бак, бочка) и трубы для слива ее и подачи, вентили.

Гелиосистема, сделанная собственными руками

Вокруг змеевика, избавленного посредством тщательного промывания от следов и остатков фреона, сооружается каркас из реек. Привести точные размеры каркаса невозможно, так как это зависит от габаритов основного рабочего узла самодельного устройства, то есть от марки вышедшего из строя холодильника. Размеры коврика подгоняются под периметр каркаса, среди реек которого змеевик должен свободно располагаться.

На дно каркаса, выполненное из резинового коврика, укладывается слой фольги.

Затем змеевик фиксируют внутри сколоченной конструкции с помощью хомутов, снятых все с того же холодильника. Крепление хомутов выполняют винтами.

В стенках конструкции необходимо проделать отверстия для выхода трубок змеевика.

Дно самодельной гелио-котельной желательно укрепить рейками. Их нужно прибить с обратной стороны конструкции.

Днище гелиоколлектора желательно укрепить дополнительными рейками

Сверху крепиться стекло. Вырезать его можно из старой рамы. Фиксируют стекло скотчем по периметру, можно продублировать крепеж для успокоения совести парой шурупов.

Совет. Обработка стыков герметиком повысит продуктивность самодельного солнечного коллектора.

Собранную собственными руками солнечную «котельную» устанавливают на обращенной к югу стороне кровли (возможны варианты в 15-20º). Приоритетный угол наклона 35 градусов, потому что такой уклон предотвратит скопление осадков на стекле коллектора. Устройство можно расположить в доме или во дворе, сделав для него специальные наклонные опоры.

Схема монтажа самодельного солнечного коллектора:1. труба для поставки нагретой воды2. вентиль, предназначенный для сброса давления3. трубопровод для забора горячей воды4. запорная арматура5. вентиль для подпитки6 и 7. трубопровод для холодной воды8. вентиль для разгрузки (слива)

Коллектор нужно соединить трубопроводом с предназначенной для сбора горячей воды емкостью-накопителем. По трубе нагретая в коллекторе, менее плотная вода самостоятельно перемещается в накопитель. Обычно это бочка или бак, водруженный на крышу или установленный на земле. Емкость закрывают крышкой, оборудованной вентилем для сброса давления. Вторая труба с запорным вентилем выходит из накопительной емкости, она поставляет холодную воду из бочки в коллектор.

В этой замкнутой элементарной системе вода циркулирует, попеременно охлаждаясь и нагреваясь. Нагретая вода с меньшей плотностью перемещается в бочку, из нижней части накопителя более плотная холодная жидкость возвращается в коллектор.

Кроме ощутимого сокращения расходов на отопление у самодельных солнечных коллекторов есть еще одно веское преимущество: их можно сделать из «бросовых» материалов, заплатив сущие копейки за то, чего не оказалось в запасе. Они не требуют профессионализма от мастера, не нуждаются в излишне усердном обслуживании. В случай поломки любой элемент можно без осложнений заменить.

stroy-aqua.com

Как изготовить солнечный водонагреватель своими руками

Климатическая техника

Постоянный рост цен на энергоносители заставляет многих людей прибегать к использованию альтернативных, возобновляемых ресурсов природы. Для чего прибегают к установке тепловых насосов, солнечных коллекторов, ветроэлектрогенераторов. Некоторые потребители внедряют для частного использования самодельные греющие устройства, способные обеспечивать бесплатной тепловой энергией различные строительные объекты.

Именно поэтому методика как сделать солнечный водонагреватель своими руками в последнее время становится востребованной для большого числа потребителей. Рассмотрим более детально особенности самостоятельного сооружения солнечных водонагревателей различных типов.

Солнечный нагреватель накопительного типа

Наиболее распространенным вариантом самодельного солнечного водонагревателя считается устройство накопительного типа. Его особенность состоит в том, что вода, наполняется в специальный резервуар, расположенный на некотором возвышении (обычно крыша строения), а затем в течение дня жидкость разогревается до температуры + 40…+45°С и может использоваться для бытовых потребностей.

Причем к месту назначения разогретая жидкость может направляться самотеком, за счет естественного перепада высоты. Солнечные нагреватели накопительного типа получили наибольшее распространение для обустройства летнего душа, однако при определенных доработках, они вполне могут использоваться для работоспособности систем ГВС.

Рассмотрим детальную методику сооружения солнечного нагревателя накопительного типа.

Во-первых, необходимо предусмотреть конструкцию для закрепления емкости. Безусловно, она должна быть выполнена из прочных материалов, и предусматривать наличие существенных нагрузок (зависит от объема резервуара). В качестве элементов для производства креплений могут применяться металлические уголки, трубы, швеллера.

Во-вторых, следует произвести подготовку рабочего резервуара к непосредственному монтажу. Сразу же следует отметить, что в качестве такой емкости может выступать любое изделие, будь то бочка, сваренный бак, специализированный пластиковый резервуар. В качестве подготовки следует выполнить следующий перечень работ:

Произвести сверление днища емкости;
Установить выходной патрубок;
На патрубок навинтить запорный кран;
Покрыть внешние и внутренние поверхности емкости красящим составом, устойчивым к воздействию высоких температур и влажности. Для более качественного прогрева жидкости, внешнюю поверхность бака желательно окрашивать в темные тона;

В дальнейшем, подготовленное изделие монтируется в заданном положении и надежно фиксируется.

В принципе обеспечив возможность наполнения воды, и снабдив резервуар крышкой (препятствующей попаданию мусора) работа над таким солнечным нагревателем может быть завершена. Если же планируется интегрировать устройство в действующую систему водоснабжения, потребуется выполнить дополнительные мероприятия. А именно, с помощью трубопроводов (рекомендуется использовать изделия на основе металлопластика) обеспечить подвод холодной воды к емкости и сделать ответвление в аккумулирующей емкости системы ГВС.

Причем все соединения должны производиться с применением запирающих кранов. То есть работа такой системы может быть возможной лишь при непосредственном участии человека, когда для наполнения нагревательного бака потребуется перекрытие отвода к аккумулирующей емкости, а для использования воды, напротив – перекрытие подводящей магистрали и открытие вентиля к накопителю.

Для индикации уровня воды в таких системах могут использоваться специализированные устройства поплавкового типа или датчики уровня.

Сделанный указанным образом солнечный водонагреватель своими руками позволит снабжать теплой водой жилище в необходимом объеме при наличии требуемого солнечного излучения. Тогда как в холодный период года его применение будет нецелесообразным.

Солнечный нагреватель проточного типа

В ситуации, когда требуется получать тепловую энергию для подогрева воды не только летом, но и в переходные периоды, успешно может применяться устройство проточного нагрева, представляющее собой установку солнечного коллектора.

Принцип его работы заключается в том, что жидкость, пропускаемая через систему трубопроводов, подвергающихся тепловому воздействию разогревается, и направляется к системе ГВС. Конечно, в фабричных солнечных коллекторах применяются дорогостоящие материалы и комплектующие, что значительно повышает цену всей установки. Тогда как при самостоятельном сооружении такого нагревателя могут применяться самые обычные материалы.

Так, в качестве теплообменника солнечного водонагревателя своими руками вполне успешно может использоваться обыкновенный резиновый шланг, а теплоизолятором могут выступать листы пенопласта.

Методика изготовления солнечного коллектора указанного типа состоит в том, что садовый шланг скручивается в форме однослойной бухты и надежно фиксируется к основанию – деревянному коробу. Причем для снижения теплопотерь, предварительно днище короба оснащается листами пенопласта. В дальнейшем верхняя плоскость короба укрывается стеклом, которое должно надежно фиксироваться в заданном положении.

После, такой коллектор устанавливается на кровле или любом возвышении, подверженному влиянию солнечных лучей и соединяется с имеющимися инженерными коммуникациями. Причем деревья, забор, ограждения не должны препятствовать попаданию ультрафиолета на основание коллектора.

Оптимальный угол наклона устройства для поглощения солнечного излучения должен равняться 35º летом и 40º в межсезонье.

Особенности обустройства солнечного коллектора своими руками

Для того, чтобы получить наиболее оптимальный солнечный водонагреватель следует соблюдать определенные рекомендации. Во-первых, обеспечивать свободный зазор между шлангом и стеклом как минимум 10 – 12 мм. Во-вторых, применять шланги темного цвета, изготовленные из резины или ПВХ с армированием. Причем допустимый диаметр такого изделия не должен быть меньше 19 мм, а толщина стенки – меньше 2.5 мм.

Отдельное слово следует сказать и о длине шланги. Так для расчёта требуемой производительности солнечного коллектора следует принимать во внимание, что в ясную погоду один метр шланга ( Dнар= 25 мм) позволяет получать 3,5 литра горячей воды (до +45 ºС). Конечно же при окружающей температуре воздуха +5 ºС…+8 ºС, производительность такой системы значительно сокращается, но тем не менее может приносить свои плоды. Причем в данной компоновке исключается возможность размораживания устройств.

Солнечные водонагреватели, сделанные своими руками, позволят существенно улучшить энергоэффективность сооружения и поднять общий уровень его комфорта.

Читать еще:

Установка кондиционера своими руками

Техническое обслуживание кондиционеров

Советы по хозяйству домашнему мастеру

Как паять пластиковые трубы

Тематическое видео о том как изготовить солнечный водонагреватель самостоятельно

Если Вам понравился материал буду благодарен, если порекомендуете его друзьям или оставите полезный комментарий.

Добавить комментарий

domgvozdem.ru

Солнечный обогрев дома своими руками: типы установок

В последнее время все более актуальными становятся нетрадиционные способы обогрева помещений. Люди стремятся найти более эффективный и дешевый способ обогрева своего жилища. Одним из таких методов является использование энергии солнца.

Солнечный обогрев для дома

Сегодня для трансформации солнечной энергии в тепловую используют специальные коллекторы. О том, как с помощью таких приспособлений можно обогреть свой дом, расскажет наша статья.

Гелиосистема и ее достоинства

Отопление домашних помещений солнечными коллекторами позволит существенно снизить затраты, которые раньше тратились на традиционный способ обогрева дома с помощью батарей. Гелиосистемы, состоящие из таких батарей, обладают массой достоинств:

солнечная энергия бесплатная. Конечно, потратиться придется на создание системы и подключению ее к дому. Но экономия будет заметна сразу же по наступлению холодов;
данная система является экологически чистой и не наносит вред окружающей среде;
она сохраняет природные ресурсы, такие как уголь и природный газ;
является эффективным решением энергетической проблемы для дома;
солнечный коллектор способен обеспечивать эффективное отопление дома при смешанном использовании с другими системами;
длительный срок эксплуатации;
система является автономной, что позволяет избавиться от зависимости со стороны коммунальных предприятий. Особенно автономное отопление актуально для частных домов;
безопасная эксплуатация;
возможность сделать своими руками;
эстетичный внешний вид;
наличие возможности выбирать коллектор по параметрам.

Солнечные коллекторы

Задумываться об установке своими руками гелиосистемы для дома стаит, если в районе проживания на протяжении года насчитывается достаточное большое количество солнечных дней. Чтобы получить все перечисленные выше преимущества от отопления дома или дачи солнечными коллекторами, следует знать:

наличие качественного утепления домашних помещений;
можно сочетать отопление с помощью солнечной энергии с другими вариантами обогрева: газовое и электрическое;
для регионов с низкой инсоляцией (солнечным потоком) необходимо правильно рассчитать то, какую площадь должен иметь коллектор;
обязательно нужно соблюдать правила монтажа. В противном случае система будет функционировать некорректно;

Обратите внимание! Коллекторы следует устанавливать под углом, равному географической широте данного района. В таком положении они имеют максимальную эффективность.

Правильный вариант установки коллектора

размещать солнечные батареи нужно с южной стороны, так как максимальная интенсивность инсоляции будет наблюдаться в середине дня;
установленные батареи не должны затеняться соседними постройками или деревьями.

Если система отопления дома с помощью солнечных коллекторов была организована своими руками, то в зимний период угол наклона их поверхности нужно будет слегка увеличить. Но в таком случае в летний период эффективность батарей несколько уменьшится. Однако на фоне переизбытка освещения этот факт останется незаметным.

Разнообразие установок

Прежде чем приступать к созданию своими руками гелиосистемы отопления для дачи и дома, нужно выяснить, какие батареи вообще существуют. На сегодняшний солнечный коллектор бывают следующих видов:

вакуумный. В конструкции такой батареи между оболочкой агрегата и телом нагрева присутствует вакуум. С помощью такого приспособления можно подогреть воду до 300 градусов. Минусом здесь является невозможность проводить самостоятельную чистку от снега и инея;

Вакуумный коллектор

плоский. Внешне такой коллектор имеет вид прозрачной внешней панели. Внутри солнечной батареи такого типа размещаются трубки, а задняя часть оснащена теплоизолятором. Теплопотери здесь больше, однако конструкция легко собирается своими руками. Кроме того ее можно самостоятельно очищать от намерзшего снега и льда. Нагревает воду до 200 оС. К минусам следует отнести наличие большой нагрузки на фиксаторы устройства при сильном ветре, так как батарея имеет плохообтекаемую форму;

Плоский коллектор

воздушный. В качестве носителя тепла здесь выступает воздух. Такие батареи легко можно сделать своими руками. Но основным минусом здесь является невозможность использовать устройство для нагрева воды, а также низкий КПД прибора;

Воздушный коллектор

трубчатый. Агрегат такого типа состоит из четырех трубок, заполненных базовым теплоносителем. Его циркуляция осуществляется за счет разницы температуры батареи с ее нижней зоной. Для таких приборов характерна большая плоскость поверхности;

Трубчатый коллектор

подвижная система, применяемая для обогрева дома солнечной энергией. Это специально разработанные установки, которые могут поворачиваться за движением солнца. На сегодняшний день существуют различные модели, способные на поворот различных своих частей.

Подвижные солнечные батареи

Несмотря на различное строение, принцип функционирования солнечных коллекторов будет практически идентичным.

Принцип функционирования устройств

Отопление дома с помощью самодельных солнечных батарей осуществляется на основе простейших законов физики. Согласно одного из них, жидкость, имеющая большую плотность, естественным путём будет вытеснять менее плотную. Данный принцип функционирования применяется для отопительных систем, работающих на естественной циркуляции главного носителя тепла.

Принцип функционирования солнечного коллектора

Нагрев носителя тепла имеет следующий вид:

теплоноситель в трубках нагревается солнечными лучами;
тепло, полученное таим образом, накапливается в тепловом аккумуляторе.

Наиболее часто в роли теплоносителя выступает вода, нагреваемая лучами солнца. Вода находится в вертикальном змеевике. При нагреве вода в таком устройстве подымается вверх. Далее она поступает в емкость. Из нее будет вестись забор жидкости.Для эффективной работы солнечной батареи необходимо добиться процесса естественной циркуляции жидкости. В ситуации, когда теплоноситель остыл, он должен вернуться в коллектор для прохождения повторного цикла подогрева.Чтобы процесс нагрева воды не прекращался, нужны дополнительные приспособления – насосы.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

На сегодняшний день существует несколько способом сборки солнечного обогревателя своими руками. Рассмотрим наиболее популярные способы сборки.Первый вариант. Здесь нужна оцинкованная тара для воды. Она должна иметь объем примерно 100-200 литров. Технология создания солнечной батареи имеет следующий алгоритм:

располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
поверх него кладем трубы;
подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.

Вариант солнечного самодельного коллектора

С помощью такой батареи 100 литров воды можно нагреть на 60 градусов. Такая установка имеет высокий КПД. Но в зимнее время такой агрегат будет не эффективным.Второй вариант сборки. Для создания такого типа коллектора вам понадобятся:

стальные коробки;
несколько плоских стальных радиаторов;
стекло;
металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

стальные коробки монтируются на крыше;
туда укладываются радиаторы;
сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

любой теплоизоляционный материал;
деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
сетка из металла черного цвета;
дефлектор;
прозрачный лист поликарбоната;
несколько вентиляторов

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
сверху устанавливаем прозрачный лист.

Готовая конструкция

С помощью такого агрегата можно эффективно осуществлять обогрев дома, а также нагрев воды.

Заключение

Солнечный коллектор, для обогрева дачи или дома, вполне можно сделать своими руками. Однако он не всегда будет эффективен именно в обогреве домашних помещений, так как водный теплоноситель в холодное время года может замерзать. Поэтому для этих целей все же рекомендуется отдавать предпочтение более технологичным покупным моделям, которые самостоятельно изготовить будет очень трудно.