Солнечного коллектора своими руками

Принцип работы и конструкционные особенности

Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы.  Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

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.

солнечный коллектор своими руками

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.

Применение солнечных коллекторов: классические схемы подключения

Альтернативные источники энергии становятся сегодня широко востребованными в частном секторе. При этом наибольший интерес для владельцев загородных коттеджей и небольших дачных домиков представляет солнечная энергия, которая доступна для использования круглый год. На фоне стремительного роста цен на традиционные энергоресурсы («голубое» топливо, электричество, нефтепродукты) использование современных гелиосистем вполне оправданно. Тем более, что период окупаемости оборудования составляет не более 3-5 лет. Желательно предусмотреть интеграцию коллектора в индивидуальную систему ГВС и отопления еще на стадии разработки проекта дома — в этом случае получится существенно сэкономить.

Гелиосистема бытового назначения представляет собой контур, в котором последовательно расположены главные элементы конструкции, обеспечивающие «сбор» солнечного излучения, аккумуляцию тепла и последующую передачу полученной энергии конечному потребителю. В качестве всесезонных автономных энергосистем гелиоустановки используют только в южных регионах России. В северо-восточных районах страны солярные устройства являются частью стационарного отопительного оборудования. Но и в этом случае их использование позволяет значительно сократить расходы на обслуживание дома в холодное время года.

Как действует вакуумный агрегат

Вакуумные коллекторы показывают высокую эффективность выработки энергии на протяжении всего года. Наружный блок коллекторов представлен трубчатой системой, внутри которой расположены теплоприемники. Из пространства между теплоприемником и стенками цилиндров откачан воздух, таким образом, там создается вакуум.

Цилиндрическая форма элементов внешней конструкции вакуумного солнечного коллектора выбрана неспроста. Она способствует перпендикулярному воздействию солнечных лучей на ось теплоприемника. Такое воздействие обеспечивает максимальную мощность выработки энергии. Трубки солнечного коллектора поглощают даже рассеянный солнечный свет, когда на улице стоит пасмурная погода. Вакуум обеспечивает предельно высокую теплоизоляцию, что позволяет солнечным коллекторам эффективно функционировать при температурах вплоть до 30 градусов по Цельсию ниже ноля.

С помощью теплоносителя энергия передается в тепловой аккумулятор (бак) и накапливается в нем

Схема работы солнечных коллекторов выглядит следующим образом. Внешний блок коллектора поглощает лучистую энергию солнца и преобразует ее в тепло. После этого она отдается теплоносителю, в роли которого обычно выступает вода. Она обладает одной из самых больших теплоемкостей среди природных веществ. С помощью теплоносителя энергия передается в тепловой аккумулятор и накапливается в нем. В роли аккумулятора выступает специальный бак.

Делается это для того, чтобы не дать выработанному теплу сразу рассеяться и сохранить его на долгое время. От аккумулирующего тепло бака расходится система трубок, которая, распространяясь по дому, обеспечивает его отопление и водоснабжение. Для циркуляции воды по системе используется насосная станция. Так упрощенно выглядит принцип работы теплового коллектора.

Виды селективных покрытий

Существует три варианта абсорберов – краски, химически обработанный металл и готовые пленки. Они отличаются тремя показателями:

  • Поглощательная способность
  • Излучательная способность
  • Общая эффективность

Поглощательная способность определяется тем, какое количество солнечного излучения материал может преобразовать в тепловую энергию. Она играет большую роль, но не главную.

Излучательная способность характеризует количество тепла, которое отдает абсорбер в окружающую среду в виде излучения. Чем она выше, тем больше теплопотери и ниже эффективность работы солнечного коллектора.

Общая эффективность – отношение первых двух показателей. Это относительный коэффициент, он не характеризует реальную тепловую производительность, но показывает эффективность селективного покрытия.

Таблица эффективности селективных покрытий для солнечных коллекторов

Виды

Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

Накопительные

Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

Плоские

Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

Жидкостные

К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

воздушный коллектор

Медный абсорбер для солнечного коллектора

 Абсорбер представляет собой поглощающую панель, которая нагревается под лучами солнца. Абсорбер – это основа, без которой установка не будет действовать. В моем случае выбор медного абсорбера был обусловлен тем, что. во-первых, с медью просто работать в домашних условиях благодаря ее гибкости. Во-вторых, этот металл характеризуется высокой проводимостью тепла, что очень важно для эффективной работы солнечного коллектора. В-третьих, из меди мы можем получать селективное покрытие (СuO). Единственным существенным недостатком является стоимость материала. В результате поиска в интернете я остановился на медной ленте неограниченной длины размерами 0,2 мм х 30 см по цене в среднем 110 грн/кг. Для реализации идеи я заказал 8 м медной ленты, которая по весу составила примерно 4, % кг. Обошлось мне это в пределах 500 грн (с доставкой).

Радиатор был создан при помощи спайки двух труб 22мм длиной 125 см и 10 труб 9,5 мм (10мм) длиной 2 м. Найти такие трубы не представляет сложности.

Медный абсорбер для солнечного коллектораМедный абсорбер для солнечного коллектора

Радиатор из толстых труб (22мм) и тонких (10мм)

В первую очередь я просверлил отверстия в толстых трубах диаметром 9, 5 мм. Затем в полученные отверстия вставил тонкие трубы. Во избежание возникновения значительного гидравлического сопротивления тонкие трубы не должны глубоко торчать внутри толстой трубы – 5 – 10 мм. После этого трубы с легкостью были запаяны при помощи мягкого припоя и флюса фирмы SANHA. Также использовалась газовая горелка с пьезо TOPEX – один из недорогих вариантов.

Солнечный коллектор должен быть герметичным и не протекать. Солнечный коллектор должен быть герметичным и не протекать.

Стыки труб герметичны. Солнечный коллектор должен быть герметичным и не протекать.

После спайки радиатора на концы по диагонали были припаяны 2 заглушки и 2 резьбы (3/4 дюйма). Далее с одной стороны была вкручена заглушка, а с другой штуцер, на который был надет шланг от компрессора. Затем я залил воду и начал опрессовку – накачано было примерно 7 бар.Во избежание протеканий нужно внимательно отнестись к резьбовым соединениям. Проверить наличие протеканий вы можете при помощи воды и воздуха. К примеру, можно поместить соединения в емкость с водой. Если появятся воздушные пузырьки, значит где-то пропускает и нужно еще раз просмотреть места соединений.

solar-collector3solar-collector3

Резьба с двух сторон по диагонали (3/4 дюйма)

 

Первые шаги по созданию солнечного коллектора своими руками пройдены. Далее все будет еще интереснее.

После проведения опрессовки можно приступать к припайке медной ленты. У меня на это ушло гораздо больше времени, чем на подготовку радиатора. Промучился три дня. Первое что было сделано, это нарезка полосок в количестве 7 штук длиной по 1 метру. После этого, в течение одного дня они были спаяны в единое полотно внахлест (50 – 10 миллиметров). В результате получилось полотно размерами 1 х 2,07 метров.

solar-collector4solar-collector4

Две полосы ленты из меди размерами 1 метр х 30 сантиметров.

Соединенные полосы. Если смотреть слева, сначала идут 4 полосы, отмытые кислотой, затем 3 полосы (чистые)

Следующим шагом было припаивание полотна к готовому радиатору. С целью обеспечения наиболее эффективного теплообмена, припаивать необходимо тщательно и по всей длине трубы, что составляет всего лишь 20 метров. Сначала я выполнял припаивание при помощи фена, а когда закончился мягкий припой, обычной газовой горелкой и простым припоем (ПОС 40). С ним работать сложновато, но при желании вы справитесь. В общей сложности на всю работу понадобилось приперно 500 – 700 г припоя. На сегодняшний день стоимость хорошего припоя (SANHA) в среднем составляет 150 – 170 грн. На рынке можно найти припой и подешевле.

Делаем солнечный коллектор из медных трубокДелаем солнечный коллектор из медных трубок

Трубы прижимались кирпичами и аккуратно выравнивались резиновым молотком.

 Следует отметить один момент относительно места стыка труб и медной ленты. В связи с тем, что под воздействием температуры ленту может повести и деформировать, необходимо достичь минимального зазора и хорошо прижимать трубу к ленте. А маленький зазор должен быть заполнен припоем. В моем случае это заняло два дня с перерывами на обед.

зазоры в свободной трубке,зазоры в свободной трубке,

На фото вы можете увидеть зазоры в свободной трубке, образование которых допускать нельзя.

Труба должна быть очень плотно прижата к медной ленте.

Конечно же определенные опасения после выполнения припайки есть. Не расплавится ли припой, температура плавления которого – 1800С, от летней жары. Будем надеяться, что он выдержит.

солнечный коллектор из меди своими рукамисолнечный коллектор из меди своими руками

Припайка заняла три дня работы

 

Порядок селективного покрытия солнечного коллектора собственными руками (чернение)

Многие знают, что оставлять абсорбер естественным (медного цвета) не есть хорошо. Оксидная пленка меди (Cu2O) на самом деле является теплоприемником, даже более эффективным чем специальная термостойкая краска. Однако у этой пленки есть недостаток, она подвержена окислению и разрушению. В результате ваш абсорбер может стать сине-зеленого цвета. Самым простым способом является покрытие меди краской черного цвета (термостойкой).На ютубе вы можете найти ролики, где коллекторы, окрашенные термостойкой краской, кипятят воду. Для получения более эффективного солнечного коллектора своими руками желательно нанести покрытие – оксид меди 2 (CuO). Это покрытие черного цвета с хорошим коэффициентом поглощения (70 – 90 процентов). Также оно характеризируется низким коэффициентом излучения (эмиссии). Данный коэффициент зависит от толщины пленки и колеблется от 5 до 20 процентов. Такое эффективное покрытие солнечного коллектора вы можете получить самостоятельно в домашних условиях. Конечно оно не сравнится с заводским, однако оно значительно лучше и эффективнее, чем термоустойчивая черная краска. У краски хорошее поглощение и высокое излучения (в пределах 80 процентов). Это не самый лучший вариант для солнечного коллектора. Покупка специальных селективных красок обойдется вам значительно дороже, чем самостоятельное покрытие оксидом меди. Существует одна сложность – нанесение покрытия. Это сложнее чем обычная покраска. Но в любом случае, выбирать вам: или придется потрудиться или потратить больше денег.

Я выбрал вариант подешевле и решил делать чернение меди. Помимо опытов и подготовок на работу у меня ушло три дня.

Если говорить на языке химии:

CuO получается в результате непосредственного окисления меди, которая и является основой нашего абсорбера. Вам не понадобятся валики или кисточки. Для запуска процесса окисления вы можете выбрать один из описанных ниже способов:

Способ № 1:

  • 1 литр воды
  • 50 – 60 г соды каустической (NaOH)
  • 14 – 16 г персульфата калия (K2S2O8)

Способ № 2:

Аналогичный первому, только вместо персульфата калия используется надсернокислый аммоний (NH4)2S2O8

Способ № 3

  • 1 литр воды
  • 100 г каустической соды (NaOH)
  • 50 – 60 г хлорида натрия (NaClO2)

Обязательными условиями для все способов являются:

  • подготовка поверхности путем очистки и обезжиривания;
  • температура поверхности и раствора примерно 60 – 650С;
  • в связи с тем, что кислород быстро улетучивается под действием реакции, использовать необходимо только свежеприготовленный раствор;
  • использование дистиллированный воды.

Один из главных моментов – строгое соблюдение техники безопасности

NaOH (едкий натр) разъедает органику, жертвой могут стать кожа, глаза и др. Поэтому ни при каких условиях не стоит прикасаться к раствору незащищенными руками – наденьте резиновые перчатки. Глаза можно обезопасить, надев специальные очки. Не забывайте, что NaOH при взаимодействии с горячей водой вызывает бурную реакцию.

строгое соблюдение техники безопасностистрогое соблюдение техники безопасности

На фото (рука не моя, чужая) показано, какие химические ожоги можно получить. Главное – осторожность.

В процессе подогрева надсернокислый аммоний (NH4)2S2O8 выделяет аммиак. Поэтому при использовании этого способа необходимо применять средства газовой защиты и желательно не работать в закрытом помещении. Я пользовался газопылевым респиратором, который защищает от аммиака. Вряд ли бы я справился без него. В летнее время вы можете работать и на свежем воздухе. Однако надо помнить, что необходимо поддерживать температуру, необходимую для возникновения химической реакции.

 газопылевой респиратор газопылевой респиратор

Вам нужен газопылевой респиратор. Обычный от пыли (слева) вряд ли поможет.

NaClO2 – хлорит натрия (хлорид – поваренная соль – не путайте) на первый взгляд безопасное вещество, однако не стоит обманываться на его счет. Не стоит его брать голыми руками, поскольку он выделяет хлор, который может нанести повреждения коже. Паснет он конечно «изумительно».

K2S2O8 – персульфат калия (надсернокислый калий) является наиболее безопасным способом. Недостаток – его трудно и дорого достать, нужно заказывать. По поводу этого способа сказать особо нечего, поскольку я его не испытывал.

В любом случае любые реактивы вы можете заказать через интернет. К примеру, любые химические вещества вы можете купить в фирме ТОР (Одесса).

Если эксперимент не удался, есть возможность все исправить. Я использовал для этого ортофосфорную кислоту (одна из основных составляющих Кока-Колы). Она вполне успешно смывает CuO.

Порядок чернения поверхности абсорбера

Идея не очень сложная в реализации. После того как абсорбер был спаян я согнул его края доя формы блюдца. На всякий случай я промазал нижние стыки герметиком (используют при создании каминов). Затем в ведро с кипятильником я опустил подающую трубу и трубу обратки. Горячая вода должна циркулировать и поможет ей в этом циркуляционный насос. Я хотел перелить в полученное блюдце раствор, но эксперимент не удался по нескольким причинам. При помощи насоса вода может циркулировать только по замкнутому контуру. Он не может поднимать воду выше уровня открытой емкости. Также герметик, который я применил вызвал полное разочарование, поскольку он растворился в воде и плохо пропаянные места снова стали проблемой. В общем я даже придумал название для своего изделия – дуршлаг для макаронных изделий.

рабочая поверхность абсорбера с загнутыми бортамирабочая поверхность абсорбера с загнутыми бортамиВот так выглядит рабочая поверхность абсорбера с загнутыми бортами.

герметик для солнечного коллекторагерметик для солнечного коллектора

Следы герметика на боковой стороне.

Нижний вид солнечного коллектораНижний вид солнечного коллектора

Нижний вид солнечного коллектора

И тогда я пошел другим путем. Решил сделать ванну таких размеров, чтобы абсорбер окунуть полностью и очернить его. Исходя из размеров изделия, мне нужно было примерно 30 литров воды, которую еще надо как-то подогреть в подвале без отопления.

На первый взгляд можно было бы очернить полосы по отдельности, что гораздо проще. А уже после этого собрать в единую систему абсорбер. Сразу скажу, это не вариант. Это связано с тем, что медь чернится одновременно с двух сторон и для выполнения пайки пришлось бы в последующем смывать черноту. В процессе смывания ортофосфорная кислота может смытьCuO, что совсем нежелательно. Более того, CuO не выдержит температуру пайки, которая является очень высокой, вследствие чего в этих местах CuOразрушится. Поэтому я и решил сразу полностью спаять абсорбер и чернить готовое изделие полностью.

Ванную я сделал из подручных материалов. Для этого использовались кирпичи, бруски и пленка. Затем я поместил в нее абсорбер в перевернутом виде, так как такое положение потребует меньше раствора. В процессе проведения опытов я заметил, что лучше чернится именно тыльная сторона абсорбера. Скорее всего это связано с тем, что в процессе перемещения вверх кислород окисляет медь на своем пути.

Пример ванной из подручных материалов Пример ванной из подручных материалов

Пример ванной из подручных материалов (пока без клеенки)

После того, как абсорбер был помещен в ванную, я наполнил ее раствором, в котором изделие находилось один час. С целью избавления воздуха с поверхности и из-под абсорбера, я время от времени его покачивал. После этого была проведена контрольная проверка, по результатам которой я убедился, что часа было недостаточно и принял решение оставить абсорбер в растворе на всю ночь.

solar-collector15solar-collector15

Куски пенопласта сверху помогут задержать испарения.

Утренняя проверка проводил после тщательного проветривания помещения. Результаты разочаровали – пятна не только остались, а стали еще больше.

solar-collector16solar-collector16

Нижняя часть. Лицевую часть снять не удалось, поскольку после поднятия изделия и стока воды, пятна еще больше увеличились.

 Далее я начала думать о возможности чернения меди локально. Для осуществления идеи я взял маленький насос для фонтанчика (max 35C), который вполне успешно начал гонять воду по абсорберу, который разогрелся до 550С. Для получения высокой температуры нужно было два кипятильника, а у меня был только один. Более того из-за низкой температуры воздуха абсорбер постоянно охлаждался. На подогретую поверхность абсорбера я лил раствор небольшими порциями. В результате некоторые части зачернились. Однако получить идеальный результат не вышло, поскольку с некоторых частей раствор скатывался, не задерживаясь. При помощи газовой горелки мне пришлось разогревать эти части и проходить по ним смоченной губкой и так два раза, после чего медь наконец-то чернела.

 solar-collector17solar-collector17

Вот так все и происходило (как в бане)!

solar-collector18solar-collector18

На фото вы можете увидеть, как я грел абсорбер. Видны термометр и ведро.

 

После всех этих мучения я оставил абсорбер в растворе еще на одну ночь. На следующий день я его промыл и убедился, что покрытие прочное: не стирается и не слазит.

solar-collector19solar-collector19

Еще одну ночь абсорбер высыхал.

Далее несколько фотографий (без комментариев) чистого, сухого абсорбера

solar-collector20solar-collector20 solar-collector22solar-collector22 solar-collector21solar-collector21

Порядок сборки корпуса солнечного коллектора своими руками

В процессе создания абсорбера у меня было свободное время, которое я использовал для сборки корпуса солнечного коллектора собственными руками. Для этого я решил использовать плиты ОСБ (10мм). Они не тяжелые, крепкие, устойчивы к влаге и сравнительно недорогие. Из них я собрал короб нужных мне размеров. Для соединения частей использовались уголки, показанные на фото:

Уголки, при помощи которых вы можете соединить части фанерыУголки, при помощи которых вы можете соединить части фанеры

Уголки, при помощи которых вы можете соединить части фанеры

Готовый короб Готовый короб

Готовый короб (в последующим мне пришлось его разбирать)

Следующим шагом было укладывание тепловой изоляции. В моем случае это была базальтовая вата 5 х 5 см толщиной. Предварительно вата была обрызгана водоотталкивающей жидкостью (гидрофобизатор). Затем вата была покрыта фольгой. Зачем, точно не знаю, но есть одно предположение.Я просмотрел множество информации о солнечных коллекторах своими руками и часто замечал, что абсорбер укладывают непосредственно на вату. В результате абсорбер находится с ней в контакте. Из того, что мне известно, излучение составляет 70 процентов из теплопотерь, в которые входят конвекция, передача тепла, излучение. 15 процентов – передача тепла и конвекция. При помощи фольги я решил избавить изоляционную вату от теплового излучения абсорбера и отражать тепло обратно на абсорбер. Для этого я предусмотрел зазор между абсорбером и ватой (2 сантиметра), что позволит фольге служить отражателем. Без зазора идея работать не будет.

теплоизоляциитеплоизоляции

Вариант теплоизоляции

Для начала были собраны три стены, далее заведен абсорбер и уложена изоляция четвертой стенки. После этого боковая стенка была прикручена. Если вы решите использовать этот вариант, советую девать все в такой же последовательности, поскольку не представляю, как можно сделать по другому.

установкой поглощающей поверхности солнечного коллектораустановкой поглощающей поверхности солнечного коллектора

Вид перед установкой поглощающей поверхности солнечного коллектора

 Абсорбер в коробе. После этого выложена изоляция Абсорбер в коробе. После этого выложена изоляция

Абсорбер в коробе. После этого выложена изоляция. Вид без боковой стенки (еще не прикручена)

 

Дальнейшие действия уже не такие сложные. Прикрутил кант, сделанный из реек (по периметру) и укрепил его при помощи уплотнительных резинок, которые используются для уплотнения дверей и окон.

деревянный борт для стекладеревянный борт для стекла

На фото деревянный борт для стекла

Резинка для уплотненияРезинка для уплотнения

Резинка для уплотнения

Благодаря доброте душевной некоторых людей я достал стеклопакеты бесплатно. Исходя из того, что 1 метр кв. весит 20 кг, вес моего стекла в результате составил 46 кг. Поэтому я принял решения сначала установить коллектор, а потом уже заниматься стеклом. Во избежание запыленности солнечного коллектора своими руками он был обернут пищевой пленкой. В таком состоянии он находился несколько дней, пока не наладилась погода и я не нашел человека, который мне сможет помочь. Помощь в моем случае была необходима из-за объемного размера изделия.

Солнечный коллектор перед установкойСолнечный коллектор перед установкойСолнечный коллектор перед установкой

 

Принцип работы и виды солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы представляют собой теплообменники, которые улавливают энергию Солнца и превращают ее, в зависимости от их вида, в тепловую энергию жидкости или воздуха, циркулирующих в них. Нагретые в коллекторе жидкость или воздух используются для горячего водоснабжения или отопления дома напрямую или через дополнительные теплообменники, например, через бойлеры косвенного нагрева. Главная задача любого такого коллектора: как можно больше «поймать» солнечной энергии и с наименьшими потерями передать его циркулирующему в нем теплоносителю.

Какие материалы потребуются вам, чтобы изготовить самодельный абсорбер

Обычному обывателю кажется, что самостоятельно изготовить абсорбер на солнечной энергии для отопления своего дома, проведя собственноручное изготовление каждой детали, составляющей устройство, невероятно сложная задача. Однако, для того чтобы сделать подобный абсорбер, который будет выступать как устройство для нагрева воды в системе отопления дома, не нужно приобретение или поиск каких-то экзотических материалов. Вам не придется объездить уйму магазинов в поисках нужного шланга, разыскивая вакуумные трубки. Не переживайте – это все домыслы лентяев и людей, боящихся взяться за дело. Главное, взвешенно подойти к решению проблемы, правильно все спланировать, нарисовать схему и подобрать необходимые материалы.

Самодельный плоский воздушный абсорбер с нанесенным селективным покрытием можно изготовить из обычных материалов и компонентов ПНД. Вакуумные трубы из поликарбоната и другие детали можно приобрести по небольшим ценам в любом хозяйственном магазине или супермаркете. Схема для сборки довольно простая, в целях обучения можно просмотреть видео во всемирной сети (таких видео там более чем достаточно). На самом деле в глобальной сети можно найти много специализированной литературы по данной проблеме. Если вы решили сделать задуманную работу на качественно высоком уровне, прочтение определенного количества литературы не станет лишним.

Основная трудность в процессе сборки состоит в том, как именно сделать змеевик (это трубка в извилистой форме, по которой циркулирует жидкость, осуществляя накопление энергии). Здесь есть несколько вариантов исходя из которых, будет составлена схема сборки. Самый простой вариант собрать абсорбер на основе готового змеевика (можно попробовать поискать что ни будь, подходящее для этих целей, важно, чтобы он был вакуумный). Как вариант, может подойти система циркуляции, расположенная на задней стенке холодильника. Второй вариант – это подобрать нужные вакуумные трубки, два-три шланга, пару пластиковых бутылок воды (из них собирается теплоноситель). Для большей уверенности еще раз просмотрите обучающее видео. Трубки для нагрева воды лучше использовать медные. Далее вам потребуется заняться пайкой непосредственно змеевика.

Второй очень значимый элемент, который входит в абсорбер – это верхняя сторона из прозрачного поликарбоната. В условиях промышленного производства покрытие из поликарбоната не используется, лицевое покрытие отливают из закаленного стеклянного сплава. Однако в нашем случае рассматривается самодельный воздушный коллектор, тепловая схема и требуемая эффективность которого допускает использование поликарбоната, так как собирать устройство мы будем из подручных недорогих материалов. Стоит отметить, что существуют схемы сборки где применяют материалы начиная от пивных банок, и заканчивая применением пластиковых бутылок.

Как работает солнечный коллектор?

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечный коллектор для отопления дома своими руками, нужно объяснить принцип его функционирования.

В любом солнечном коллекторе есть два рабочих узла – улавливатель солнечного излучения и теплообменный аккумулятор. Последний занимается преобразованием энергии излучения в тепловую. Эта энергия передаётся теплоносителю, роль которого в большинстве случаев выполняет вода.

По конструкции солнечные коллекторы делят на трубные, плоские и вакуумные. Самая большая эффективность у вакуумных, которые имеют конструкцию типа термоса. Трубы вставлены одна в  другую. Пространство между ними заполняет вакуум, что обеспечивает отличную теплоизоляцию. В роли теплоносителя выступает вода. Эта вода может направляться как на отопление дома, так и использоваться для технических нужд. Напрямую в качестве горячей воды для мытья она не используется. Она идёт в бойлер, где нагревает воду, циркулирующую в другом контуре.

Солнечный коллектор не потребляет топлива и не даёт выбросов в окружающую среду углекислого газа. При этом эффективность подобных коллекторов доходит до 80 процентов. Если говорить о России, то на её большей территории выработка солнечной энергии с начала весны и до середины осени составляет около пяти киловатт на квадратный метр. Такое количество солнечной энергии даёт возможность подогревать около ста литров воды в коллекторе площадью 2 на 2 метра.

Если вы собираетесь подогревать воду в коллекторе круглый год, придётся использовать солнечный коллектор большей площади. И лучше всего, если он будет вакуумный. Тогда можно будет получать подогретую воду круглый год, снимая нагрузку с основного котла и уменьшая потребление энергоресурсов.

Вернуться к содержанию
 

Устройство плоского коллектора

Когда люди организуют солнечное отопление частного дома своими руками, то их чаще всего интересуют именно плоские коллекторы для нагрева воды. В таких устройствах теплоприёмник (металлическая пластина с медным змеевиком) находится в корпусе. Последний может быть как металлическим, так и выполненным из дерева. Теплоприёмник некоторые выполняют не в виде металлической пластины, а из жестяного профиля. Вместо медного змеевика используются чёрные трубы или ПВХ. Конечно, такие системы менее эффективны, но в домашних условиях годятся.

Теплоприёмник окрашивается в чёрный цвет, а между ним и задней стенкой коллектора прокладывается теплоизоляция. Сверху корпус коллектора накрывается поликарбонатом или прочным стеклом.

Приёмник преобразует солнечную энергию в тепловую и передаёт воде (или антифризу). Стекло или поликарбонат нужны обязательно, поскольку выступают защитой для теплообменника от внешней атмосферы. В то же время стекло должно беспрепятственно пропускать солнечный свет, а значит, нуждается в периодической чистке от грязи и пыли. Кроме того, нужно надёжно герметизировать все швы между стеклом и корпусом. От этого зависит эффективность работы солнечного коллектора. Иначе через щели будет улетучиваться тепло. С целью сохранения тепла выполняется теплоизоляция задней стенки корпуса.

Так, что плоские коллекторы привлекают тех, кто делает отопление дома своими руками, своей несложной конструкцией и привлекательным соотношением цены и качества. Однако такой коллектор подойдёт для использования в регионах с высокой инсоляцией круглый год. Или в летний период в средней полосе России. Зимой эффективность такого устройства сильно падает из-за больших потерь тепла через элементы корпуса. Есть примеры, когда люди изготавливают солнечный воздушный коллектор своими руками для отопления дома, но такие устройства мы рассматривать не будем по причине их низкой эффективности.
Вернуться к содержанию
 

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Юрист со стажем 9 лет - Сергей / автор статьи
АВРОРА ЮРИСТ