Как сделать коллектор солнечный своими руками? Эффективные советы

Владельцы частных домов постоянно ищут новые возможности по экономии на отопительных системах и процессе подачи горячей воды. Актуальность решений возрастает в связи с подорожанием коммунальных услуг в последнее время. Солнечные коллекторы для нагрева воды – одна из конструкций, позволяющая решить вопрос.

Солнечный коллектор на крыше дома

 

Как они работают?

Солнечный обогреватель работает на одном главном принципе – поглощение или абсорбция солнечной энергии, для чего используется специальное приёмное устройство. После прохода через него энергия поступает к теплоносителю. Главное, чтобы это происходило с минимумом потерь. Приёмниками могут выступать трубки, которые надо изготовить из меди или стекла. Их окрашивают в чёрный цвет.

Всем известно, что именно тёмная окраска способствует наиболее эффективному поглощению световой энергии. Функцию носителя тепла передают воде, хотя иногда могут отдавать предпочтение и воздуху. Солнечный коллектор для нагрева воды делится на следующие виды:

  1. Водяные вакуумные
  2. Водяные плоские
  3. Воздушные

Простотой конструкции вместе с низкими ценами отличается любой обычный солнечный вакуумный коллектор. Устройство выглядит как панель. Она служит приёмником для энергии от солнца, с металлической основой. Сам он заключается в корпус с дополнительной обработкой, придающей герметичность. С задней стороны у стального листа есть специальные рёбра, которые делают теплоотдачу более эффективной. Стальной лист так же укладывается на дно с дополнительной изоляцией от тепла. Прозрачное стекло монтируется спереди. Специальные проёмы с фланцами располагаются по бокам. Они нужны, чтобы подключать воздуховоды, либо другие солнечные панели. Без них невозможно собрать солнечный водонагреватель своими руками.

Одна сторона проёма принимает воздух. Он проходит между рёбрами из стали, и выходит с другой стороны, получив тепло от внутренней конструкции.

Самодельные солнечные водонагреватели имеют свои особенности. Эти устройства не могут похвастаться высокой эффективностью в плане обогрева помещений. Потому возникает необходимость монтировать сразу несколько панелей, объединённых в одной батарее. Не обойтись без специального вентилятора для дома. Ведь нагретый воздух не уходит вниз сам по себе.

Воздушный солнечный коллектор легко изготовить собственными силами, ведь в их конструкции нет ничего сложного. Но потребуется использовать большое количество исходного материала. И результат всё равно не будет радовать эффективностью. Потому многие предпочитают думать, как собрать водяные разновидности.

 

Плоские коллекторы: как они устроены?

Именно такой вариант больше всего интересен людям, собирающим всё самостоятельно. У таких конструкций для дома есть несколько особенностей.

  • Воздушный солнечный коллектор снабжается корпусом, который обычно имеет прямоугольную форму, изготавливается из обычных металлов, либо сплавов с алюминием.
  • Внутри корпуса монтируют тепловой приёмник. Сам приёмник выглядит как пластина, внутри которой запрессован змеевик. В производстве применяются вакуумные трубки.
  • Приёмники чаще бывают медными, либо алюминиевыми. А сами покрываются дополнительным слоем чёрного цвета для абсорбции. Тогда воздушный солнечный коллектор становится более эффективным.

В нижней части пластины имеют дополнительную отделку из теплоизоляционных материалов. Прочное стекло, либо поликарбонат могут стать дополнительными крышками. Своими руками солнечный коллектор собрать просто при помощи этих деталей.

солнечный коллектор для отопления дома

Пластины в чёрном цвете способствуют тому, что самодельные солнечные коллекторы лучше поглощают энергию. После этого носитель переходит к следующему элементу. Само стекло необходимо для решения двух важных задач:

  1. Пропуск солнечной радиации в теплообменники. Своими руками вакуумный вариант собирается быстро.
  2. Устойчивость к ветровым нагрузкам и осадкам. Из-за них снижается производительность, которой могут обладать вакуумные солнечные коллекторы.

Для соединений значение имеет герметичность. Попадание пыли внутрь недопустимо. Стекло не должно терять прозрачности, хотя бы за минимум эксплуатационного срока. Проникновение воздуха снаружи внутрь недопустимо, ведь тогда тепло просто выветривается. Это определяет, эффективно ли работает солнечный коллектор, воздушный в том числе.

Оптимальное соотношение между ценой и качеством делают данную разновидность гелиосистемы  одной из самых популярных среди покупателей, с любым уровнем подготовки. Домашние мастера любят такие солнечные коллекторы для отопления дома, чему способствует элементарность конструкции. Но подобные воздушные коллекторы подходят для организации системы на южных территориях. Падение температуры в воздухе снаружи приводит к тому, что сделать солнечный коллектор эффективным не получится.

О вакуумных коллекторах

Одна из разновидностей водяной гелиосистемы. Включена в высокую ценовую категорию благодаря инновационным решениям и современным технологиям. Но никуда не делся и стандартный нагрев воды солнцем, просто к нему в дополнение используют новые детали.

наглядная схема из чего состоит солнечный коллектор

Изделия, из медных труб, в том числе, предполагают реализацию двух возможных решений:

  • Изоляция, при которой применяется вакуум
  • Применение парообразующей энергии для обогрева, либо конденсации от вещества, которое кипит при низкой температуре

Заключение абсорбера в вакуум – идеальное решение для того, чтобы обеспечить дополнительную защиту, создать эффективный солнечный нагреватель воды своими руками. Внутри стеклянной колбы должна находиться трубка из меди. У неё внутри – хладагент, а снаружи имеется дополнительный слой абсорбции. Проводится откачка воздуха из пространства между частями. Когда солнечные лучи воздействуют на хладагент, он закипает. После чего вещество приобретает парообразную форму. Затем идёт движение вверх. Затем снова появляется жидкость, когда состав взаимодействует с теплоносителем через тонкие стенки, которыми снабжаются солнечные коллекторы, и вакуумные виды.

По сравнению с обычными схемами обогрева дома, количество поглощённой веществом энергии возрастает, когда оно превращается в пар. Удельная теплота больше теплоёмкости. Потому не вызывает сомнений то, что будет эффективно работать воздушный и солнечный коллектор, своими руками собрать который просто. Конденсация хладагента происходит внутри трубы, где есть проточный носитель тепла. Энергия сама передаётся по такому устройству, после чего стекает вниз, чтобы снова собрать солнечную энергию.

Понижение температуры не оказывает влияния на водонагреватель, и солнечный водонагреватель – не исключение. Сохранение работоспособности гарантировано даже при сильных морозах. Допустимо применение в районе Дальнего Севера. Нагрев воды зимой происходит с большей интенсивностью, нежели в летнее время. Ведь зимой процессу мешает облачность, солнце даёт гораздо меньше тепла. Домашние условия делают невозможным изготовление стеклянных колб, у которых откачан воздух.

Есть специальные вакуумные трубки, в них носители тепла заливаются прямо. Но последовательное подключение становится в данном случае главным недостатком. Придётся менять весь солнечный коллектор для отопления дома, даже если из строя выходит только одна колба.

О возможных схемах подключения

От правильной установки, подключения сильно зависит эффективность работы. Сейчас существует множество вариантов для решения вопроса. Главное – не стараться искать самые сложные водяные изделия. Допустимо применение базовых схем, с которыми может разобраться каждый. Они предполагают, что внутрь поступает просто горячая вода от солнца.

схема как работает солнечный коллектор

Вариант «летний»:
Данной схемой подогрева воды можно воспользоваться практически в любых условиях. Допустима установка бака на улице, когда горячей водой пользуются в летних постройках. Другое дело – если жидкость разносится по дому, внутри помещений. Тогда и бак монтируют внутри коллектора, солнечные лучи используются меньше.

  1. Такое устройство солнечных коллекторов предусматривает, что вода циркулирует в естественном порядке.
  2. Солнечные батареи с добавлением аккумуляторов устанавливают на 800-1000 миллиметров ниже по сравнению с уровнем ёмкости, куда планируется подавать жидкость.
  3. Чтобы собрать воздушные солнечные коллекторы воедино, надо взять трубы с не меньшим диаметром, чем ¾ дюйма.
  4. Главное – следить за утеплением стенок, тогда не придётся думать о необходимости сохранять тепло. Подходит минвата с толщиной минимум в 1000 миллиметров, либо пенополиуретан.

Но лучше сделать так, чтобы для ёмкости было создано отдельное стационарное укрытие. Тогда можно не беспокоиться о том, что солнечные системы для нагрева воды будут менее эффективными.

Принцип работы у солнечного коллектора для дачи  данного типа предполагает, что естественная циркуляция отсутствует. Иначе вода не получит серьёзной инертности движения в воздушном пространстве. При больших расстояниях между устройством и баком вода снижает свою температуру. Часто в таких ситуациях устанавливают циркуляционные насосы, чтобы солнечный бойлер работал эффективнее.

Летняя схема для подключения

В контур коллекторов тепловых заливается не обычная вода, а специальный теплоноситель, если устройство планируется использовать круглый год. Используются антифризы или незамерзающие жидкости. Тогда и схема выглядит иначе по сравнению с описанным выше вариантом. Необходима установка бойлера, поддерживающего косвенный нагрев.

Антифриз нагревается внутри устройства, проходит через змеевик-теплообменник, согревает воду внутри бака. В процессе участвует вакуумная трубка от солнечного коллектора.

Не обойтись без встраивания расширительного бака, а ещё – «группы безопасности». В неё входят:

  1. Автоматический воздухоотводчик.
  2. Манометр.
  3. Предохранительный клапан. Это обязательный элемент, если кто-то собирает вакуумный солнечный коллектор своими руками.

Носители тепла не будут постоянно двигаться, если нет насоса с принудительной циркуляцией. Воздушное отопление устроено несколько иначе.

 

Отопление от солнечных коллекторов

В данном случае так же ставятся бойлеры с косвенным нагревом. Отопление подключается к коллектору. Для дополнительного нагрева используют ещё один котёл, который работает на газе, либо с использованием твёрдого топлива. Котёл можно просто отключать время от времени, если плоские солнечные коллекторы справляются с работой самостоятельно.

принцип работы солнечного коллектора

Не стоит ждать от коллекторов увеличения эффективности в регионах с холодными зимами. Ведь в это время солнце находится низко по отношению к горизонту, и лучей даёт совсем мало. Потому необходимо предпринимать дополнительные меры, чтобы обогреватели на солнечных батареях лучше справлялись с работой. Но солнечная батарея помогает сэкономить даже в таких ситуациях, ведь нужно будет просто тратить меньше топлива на то, чтобы получить необходимую температуру.

Чем большую площадь занимают вакуумные коллекторы – тем большее количество тепла они в себя вбирают. Оптимальное решение – когда коллектор по площади занимает около 40-45 процентов от общей площади дома.

Горячее водоснабжение и отопление от коллектора

В системе коллекторов допустимо объединять сразу два варианта, о которых говорилось ранее. Только это позволяет сразу открыть доступ к горячей воде и отоплению. Вода помещается внутри специального бойлера с ёмкостью и змеевиком. Через этот змеевик и циркулирует сам теплоноситель.

Размер внутреннего бака уступает внешнему. Потому и на нагрев воды уходит не так много времени.

Бойлер надо подключить к дополнительному устройству у коллекторов, отвечающему за нагрев. Обычно за это отвечает котёл газового или электрического типа, либо теплогенератор с твёрдым топливом. Он ставится в солнечный коллектор отопления.

Температура часто становится нестабильной при использовании солнечных батарей в таких устройствах, как самодельный солнечный коллектор.  Может произойти и обратная ситуация – когда слишком быстрым становится охлаждение. Именно по данной причине систему необходимо снабжать автоматическими элементами. Контролирующее устройство отвечает не за одну функцию:

  • Перенаправление потоков.
  • Включение, выключение циркуляционных насосов.
  • Проведение любых других операций, связанных с управлением.

Гибкие трубы и шланги для изготовления

Шланги и гибкие трубы коллекторов хороши тем, что позволяют значительно сократить время, требующееся для нагрева воды. Именно поэтому данные материалы часто используются в самостоятельном изготовлении устройств типа солнечного коллектора и воздушного устройства. Такие модели дешевле магазинных. Потребуется самому приложить небольшие усилия, чтобы солнечные нагреватели работали правильно.

Приспособления состоят из одной, либо нескольких секций. Именно в них плотно укладываются сами шланги, которые скручиваются как спираль.

Это один из самых простых  коллекторов для самостоятельного изготовления. Но есть и один недостаток, который для кого-то перевешивает достоинства – циркуляция искусственного типа обязательна. Гидравлическое сопротивление будет больше напора при контурах со слишком большой длиной. Но совсем не сложно подключить насос к самодельному солнечному водонагревателю.

Подобные солнечные обогреватели помогают согревать и воду в бассейнах. Их соединяют с фильтрационной системой, в обязательном порядке подключенной к насосу. Воде хватает времени, чтобы нагреться перед тем, как поступить непосредственно в бассейн. Воздушные солнечные коллекторы своими руками собираются просто и позволяют серьёзно сэкономить.

Некоторые ситуации допускают отсутствие накопительного бака. Например, если водой пользуются только днём, и в небольших количествах. Главное предварительная подготовка деталей соединения для труб и шлангов. Есть разные виды фитингов. Останется только выбрать ту, что подходит для той или иной ситуации.