Коллектор для воды своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 03.10.2024

Солнечный коллектор – это альтернативный источник получения тепловой энергии за счёт использования солнечной. Сейчас это удобное приспособление уже не новшество, но позволить себе его установку может далеко не каждый. Если подсчитать, покупка и монтаж коллектора, который удовлетворит бытовые нужды среднестатистической семьи, могут обойтись в пять тысяч американских долларов. Само собой, окупаемости такого источника придется ждать довольно долго. Но почему бы не сделать солнечный коллектор своими руками и установить его?

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

Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.

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

Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.

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

Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.

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.

Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.

Воздушные

Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.

Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.

Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.

Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.

Как это работает

Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.

Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.

Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция коллектора

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Материалы и детали для изготовления

Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
прокатный уголок;
соединительная муфта;
трубы для сборки радиатора;
хомуты для крепления радиатора;
лист оцинкованного железа;
приёмная и выпускная труба радиатора;
бак объемом 200-300 литров;
аквакамера;
теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).

Этапы работ

Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Селективное покрытие

Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.

Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:

специальный готовый химикат;
оксиды разных металлов;
тонкий теплоизоляционный материал;
чёрный хром;
селективную краску для коллектора;
чёрную краску или пленку.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Видео

Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.

Имея проблемы с электроснабжением, вопрос получения горячей воды для технических нужд сильно осложняется. Эффективным решением в такой ситуации будет применение солнечного водяного коллектора. Он позволит нагревать воду от солнечного света до 40 градусов Цельсия и более. При этом его можно оснастить разного рода автоматическими системами, чтобы адаптировать горячее водоснабжение под необходимые в конкретном случае условия.

Материалы для изготовления коллектора

змеевик (радиатор) от холодильника;
деревянные бруски;
фанера желательно влагостойкая;
фольга строительная;
стрейч пленка или стекло;
тонкий шланг ПВХ или силиконовый.

Сборка водяного коллектора

Корпус коллектора состоит из фанерного щитка с прибитыми по краям брусками. Его размер подбирается таким образом, чтобы разместить змеевик.

Сверху фольги укладывается змеевик. При этом в брусках корпуса делается 2 отверстия, чтобы вывести его трубки наружу. Чтобы змеевик не болтался, его следует прикрутить саморезами или просто приклеить скотчем.

Далее нужно закрыть коллектор прозрачным материалом. В идеале использовать для этого цельное стекло, но можно просто обмотать корпус несколькими слоями стрейч пленки.

Затем к коллектору подключается шланг для циркуляции воды. Если его диаметр больше трубок, то их можно подмотать изолентой.

Вариант автономного подключения коллектора для нагрева всего объема бака

погружной насос 12 В;
солнечная батарея 12 В;
автоматический конвертер напряжения;
разъем MC4 папа/мама.

Достаточно производительности насоса в 200-300 л/час. Важно, чтобы он смог поднять столб воды на нужную высоту от бака до коллектора.
Поскольку данная система должна работать автономно от центральной электрической сети, то для питания помпы лучше всего использовать солнечную батарею. Для этого насос сначала подсоединяется к автоматическому конвертеру напряжения, который настраивается на выдачу 12 В, а к нему через разъемы MC4 подключается солнечная батарея.

Таким образом, когда на коллектор и солнечную панель попадает дневной свет, то вода греется и циркулирует из бака в змеевик, затем сливается обратно в бак.

В змеевике она прогревается, поэтому поднимается температура и в самой емкости. Как только дневной свет прекратиться, то панель перестанет питать насос и тот остановит прокачку воды, что естественно хорошо, поскольку без солнца коллектор уже не работает на нагрев.

Такой вариант позволит нагреть летом бак на 50 литров до 40-50 градусов Цельсия за 3-5 часов. Данное оборудование даст достаточно воды даже для наполнения ванны. При этом если бак утеплен, то жидкость не остынет и ночью, когда нагрева нет. С целью экономии можно рискнуть и подключить помпу напрямую к солнечной панели без конвертера, но это способно повредить ее мотору.

Подключение для быстрого прогрева малого объема воды

солнечная панель;
автоматический конвертер напряжения;
электронный термостат с датчиком;
электромагнитный клапан для воды.

При этом датчик последнего подключается прямо возле слива змеевика. Естественно между солнечной панелью и всем оборудованием требуется установка конвертера напряжения.

В таком случае, как только вода в змеевике достигнет температуры реагирования термостата, тот подаст напряжение на клапан, от чего откроется слив из коллектора. Жидкость будет сливаться самотеком со змеевика в другую утепленную как термос емкость. Как только потечет холодная вода, термостат отключит питание клапана и тот перекроется.

Таким образом, горячая вода в утепленную емкость будет сливаться периодически по мере прогрева. Это позволит ее получать в малых объемах, но зато разогретую до высоких температур быстро, а не за 3-4 часа. Главное, чтобы накопительная емкость была эффективна как термос, и жидкость в ней не остывала. Периодически из нижнего бачка можно сливать по пару литров для мойки посуды, мытья рук и т.д.

Смотрите видео

Тройниковая или коллекторная разводка труб водоснабжения в квартире будет лучше? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, следует не только тщательно изучить принцип монтажа в обоих случаях, но и оценить плюсы и минусы каждого варианта. Сравнение особенностей монтажа и эксплуатации с условиями конкретного объекта (дома или квартиры) позволит сделать оптимальный выбор. Важность выбора нельзя недооценивать – от него зависит удобство использования систем водоснабжения (горячего и холодного), долговечность и ремонтопригодность коммуникаций.

Тройниковая схема и ее особенности

Технически тройниковая схема разводки водоснабжения в квартире является последовательным соединением – от стояка отходит одна труба, к которой при помощи тройников подключается сантехническое и другое водопотребляющее оборудование.

Плюсами такой системы являются:

экономичность (при последовательном подключении требуется минимальное количество труб),
простота монтажа.

Тройниковая схема разводки водопровода в квартире имеет и свои недостатки:

большое количество соединений и последовательное подключение затрудняют поиск протечек,
всегда существует риск появления перепадов давления в системе и снижения напора в наиболее удаленных от стояка точках при одновременном включении нескольких кранов,
при необходимости выполнения ремонтных работ потребуется полное отключение водоснабжения, что представляет собой определенное неудобство,
установка тройников не всегда удобна в условиях небольшого пространства.

Тройниковые схемы водоснабжения рекомендуют выбирать для небольших квартир. При небольшом количестве точек потребления и их нахождении близко друг к другу многие недостатки становятся менее актуальными – согласовать водопотребление в этом случае значительно проще, а значит, риск снижения давления минимизируется.

При монтаже тройниковой схемы тройники часто скрываются в стенах или под полом, что усложняет осмотр коммуникаций, а при ремонте неизбежно приводит к повреждению отделки.

Коллекторная схема

Коллекторная разводка труб водоснабжения в доме дает возможность подключения большого количества точек потребления, в том числе, и на удалении от стояка. Коллекторная схема представляет собой параллельное подсоединение – к коллектору каждый элемент (кран, душ, унитаз, биде и пр.) подсоединяется при помощи индивидуального отвода, снабженного вентилем.

Достоинствами коллекторной схемы являются:

постоянство давления вне зависимости от количества включенных сантехнических приборов,
легкое обнаружение неисправностей на каждой отдельной линии,
высокая надежность коммуникаций, обусловленная небольшим количеством соединений в системе,
возможность перекрыть воду на требующей ремонта линии и сохранить возможность в это же время использовать другие линии (например, во время ремонта душа можно мыть посуду, умываться и т.п.),
линии подключения коллекторной разводки легко маскируются в коробах, нишах и т.п., обеспечивая привлекательность внешнего вида помещений.

Коллекторная разводка труб водоснабжения в квартире имеет и свои недостатки:

для ее реализации требуется большее количество труб,
монтаж параллельных подключений более сложный (в том случае, если вы планируете выполнять его не самостоятельно, а с привлечением специалистов, сложность напрямую влияет на стоимость услуг).

Коллекторная разводка труб водоснабжения в квартире позволяет оптимизировать работу каждого прибора, входящего в ее состав. На индивидуальные отводы легко можно поставить фильтры или регуляторы давления в соответствие с характеристиками водопотребляющего оборудования и его требованиям к условиям эксплуатации.

Монтаж по коллекторной схеме

Принцип организации коллекторных систем

Коллекторная разводка водопровода в квартире своими руками выполняется по следующему принципу – центральная ветка не имеет отводов, а соединяется с коллектором, к которому, в свою очередь подсоединяются линии подачи для каждого прибора. При монтаже отопительных систем коллекторы устанавливаются в специальных шкафах (при реализации схемы для домов в несколько этажей коллекторы устанавливаются на каждом этаже).

Аналогичным образом монтируются системы холодного и горячего водоснабжения. В квартирах коллекторы водоснабжения удобно устанавливать за смывным бачком в туалете. Коллекторный принцип подачи воды или теплоносителя также называют лучевым, и он имеет свои особенности для систем водоснабжения и отопления. Эти нюансы заслуживают пристального внимания.

Схема устройства коллекторного шкафа

Монтаж коллекторного водоснабжения

Место соединения коллектора с центральной трубой оснащается шаровым краном для возможности общего отключения водоснабжения. Вентиль дополняется фильтром предварительной (грубой) очистки, задерживающим крупные нерастворимые включения, способные повредить остальное оборудование.

Если следовать по ходу течения воды, после фильтра грубой очистки должен находиться прибор учета расхода жидкости (счетчик), а после него – еще один фильтр, удаляющий менее крупные (по сравнению с первым) включения.

Следующий элемент грамотно спроектированной системы разводки труб водоснабжения в квартире – обратный клапан, который предотвращает обратный ход жидкости из коллектора в центральную трубу при снижении давления подачи воды.

На заметку: Нужно отметить, что установка вышеуказанного оборудования в начале трубопровода также необходима и при последовательной схеме разводки труб водопровода в квартире.

Только после перечисленного выше оборудования осуществляется соединение с коллектором. Каждый отвод коллектора снабжается собственным краном для отключения водоснабжения ветки.

На фото пример разводки воды в квартире коллекторного типа

При выборе и установке коллектора одним из определяющих факторов является количество точек водопотребления. Оно должно соответствовать количеству отводов, а для возможности подключения в дальнейшем дополнительного сантехнического оборудования следует выбирать коллекторы с большим количеством отводов. Те из них, которые до определенного момента не задействуются в системе, снабжаются заглушками.

Если в дом или квартиру заходят центральные ветки и холодного, и горячего водоснабжения, монтаж разводки водоснабжения в квартире коллекторного типа в обоих случаях идентичен. Если имеется только центральное холодное водоснабжение, один из отводов коллектора ХВС направляет жидкость на водонагревательный прибор, откуда нагретая вода поступает в отдельный коллектор – для разводки горячего водоснабжения.

Проект лучевого водоснабжения должен учитывать не только количество точек водопотребления, но и расстояние от коллектора до каждого из них. Оптимальной точкой установки коллектора является место, наиболее близкое к максимальному количеству точек потребления, чтобы расстояния были примерно одинаковыми, а для отводов не требовалось слишком много труб.

Совет: Разводка водопровода в квартире полипропиленом многими специалистами называется оптимальным вариантом – материал долговечен, устойчив к внешним воздействиям и удобен в монтаже.

О том, как провести монтаж водопровода из полипропиленовых труб своими руками, читайте в отдельной статье сайта.

Описание видов фильтров предварительной очистки находится здесь.

Если вам предстоит выбрать водонагреватель, то рекомендуем прочитать этот материал. В нем вы найдете сравнительный анализ накопительных и проточных нагревателей воды.

Коллекторное отопление

Коллекторная схема отопления реализуется следующим образом:

Подающий штуцер котла соединяется с напорным трубопроводом, который подает теплоноситель к коллектору №1.
Отводы первого коллектора соединяются с верхними штуцерами радиаторов, установленных в доме.
Рядом с коллектором №1 монтируют второй коллектор, отводы которого соединяются с нижними радиаторными разъемами.
Коллектор №2 подключают к нагнетательному насосу, а его, в свою очередь, — к принимающему штуцеру котла.
В самом высоком месте схемы в нее врезается расширитель, соответствующий схеме отопления (открытая или закрытая).

При наличии центрального водоснабжения и отопления схема коллекторной разводки отопительных приборов реализуется аналогично, за исключением отсутствия в ней котла, расширителя и насоса.

Для эффективности работы системы важно правильно выбрать место установки коллектора. Оптимально расположить его в геометрическом центре дома, от него расстояния до всех радиаторов, размещающихся, как правило, под окнами, будут примерно одинаковыми.

Одним из вариантов экономии электроэнергии в солнечные дни может послужить простейший солнечный коллектор. Эту конструкцию нетрудно собрать своими руками, а нагретый теплоноситель применять для отопления и разнообразных бытовых потребностей. Конструктивно такой водонагреватель состоит из абсорбера (ключевой элемент), накопительной емкости и водопроводной системы. Для повышения эффективности желательно еще включить в систему циркуляционный насос.

Солнечные коллекторы – разновидности и нюансы

По возможностям повышения температуры воды гелио коллекторы принято разделять на три группы.

t +60° - высокотемпературная группа. Как правило, вакуумного типа с промышленными абсорберами. Предназначены для обогрева дома.

На современном рынке представлен широкий спектр солнечных коллекторов водяного и воздушного типа отечественных и зарубежных производителей, однако их стоимость относительно высока. При сборке своими руками затраты уменьшатся кратно, а общий КПД установки снижается всего на 15-25%.

Важно! Лучшим по эффективности является конструкция из подручных вспомогательных материалов и заводской модели абсорбера.

Водяной солнечный коллектор – стандартная схема и производительность при условии сборки своими руками

Наиболее распространенный вариант солнечного коллектора включает:

трубку или шланг, через который на нагревательный элемент будет подаваться вода или иной теплоноситель;
трехслойный абсорбер-водонагреватель – теплоизолятор снизу, стальной лист посередине, стекло или акрил сверху в деревянной или пластиковой раме на подставке;
трубку или шланг для отвода нагретой воды;
воздухоотводчик;
накопительный бак;
циркуляционный насос – опционно, как дополнительное оборудование.

С целью повышения КПД поверхность адсорбирующего листа окрашивают в черный цвет термостойкой краской. Это минимизирует отражение и позволяет поглощать до 99% тепловых фотонов в профессиональных моделях и до 80% - в самодельных.

Собрать подобный солнечный водяной коллектор самостоятельно не так уж сложно. Потребуется только набор необходимых материалов, вспомогательной периферии и минимальные навыки работы с инструментами.

Солнечный коллектор для отопления и водоснабжения своими руками – рассчитываем параметры

Перед изготовлением водонагревателя необходимо произвести расчет его будущей эффективности. Иначе говоря – определить, какой объем жидкости в состоянии нагреть панель определенной площади до заданных показателей температуры. Для удобства рассмотрим способности солнечного коллектора для нагревания воды или отопления, собранного своими руками, площадью 1 м2. Во сколько раз полученный результат окажется меньше планируемых потребностей и на столько потребуется увеличить площадь абсорбера с аналогичными физико-техническими характеристиками.

1. Поглощение энергии и потери тепла

На каждый квадратный метр поверхности падает следующее количество теплового излучения:

Чистое небо (лето)

Примем среднее значение за 800 Вт и произведем расчет для солнечного водяного коллектора в 1кв.м., собранного своими руками.

Исходные данные для вычисления процента потерь:

корпус – деревянный короб;
лицевая сторона – зачерненное стекло;
абсорбер – стальной лист;
нагревающийся трубный контур в корпусе;
теплоизолятор – пенопласт, 10 см (коэффициент теплопроводности ? 0,05 Вт/м*град);
разница начальной и конечной температур – 30°С;
нагреваемый теплоноситель – вода (теплоемкость ? 1,15 Вт/кг*град)

Подставим толщину и теплопроводность пенопласта в таком водяном нагревателе самостоятельной сборки в формулу и получим результат:

0,05 / 0,1 * 30 = 15 Вт.

Это первая часть потерь, полученная тепловыделением тыльной стороны корпуса. Вторая часть будет потеряна за счет выделения тепла в окружающее пространство трубного контура и деревянных торцов. Ее величина при такой температурной разнице примерно равна первой. Общее снижение производительности составит 15 + 15 = 30 Вт, а итоговое поглощение 800 – 30 = 770 Вт при ясной погоде и 570 Вт, если небо частично затянется облаками.

Следовательно, солнечный водяной коллектор площадью 1 квадратный метр, который был собран своими руками, сможет нагреть:

за 1 час в ясную погоду 770 Вт / 1,15 Вт/кг*град ? 670л воды на 1°, или 22,3 л на 30°;
за 1 час при легкой облачности 570 Вт / 1,15 Вт/кг*град ? 495л воды на 1°, или 16,5 л на 30°.

Следует принимать во внимание, что в утренние и вечерние часы, а также весной, осенью и зимой интенсивность солнечного излучения уменьшается.

Важно! При нагреве воды до 60 градусов и выше потери тепла начинают расти экспоненциально, и времени на разогрев понадобится намного больше.

2. Просчитываем возможности потребления

Предположим, в загородном коттедже проживает четыре человека, и членам семьи необходимо 50 л нагретой воды в сутки каждому. Мы определили, что в среднем собранный вручную солнечный коллектор площадью 1кв.м. способен нагреть на 30 градусов около 20 л воды за час при оптимальных условиях. Среднесуточная выработка, из расчета работы установки с утра до вечера, окажется равной примерно 85 литрам – при непрямом солнце КПД быстро падает. Чтобы получить необходимые 4х50 = 200 литров воды, площадь коллектора понадобится увеличить до 200 / 85 = 2,35 м2.

Так семья может обеспечить себя водой температурой около 50 градусов. Если гелиоколлектор ручной сборки предполагается использовать для отопления, площадь понадобится увеличивать многократно. Связано это с тем, что зимой уровень солнечной инсоляции падает не менее, чем в 5 раз, а сам день становится вдвое короче.

Солнечный коллектор для нагрева воды и отопления – как изготовить и собрать

О том, как сделать солнечный коллектор своими руками, выпущены тысячи видео и множество специализированных статей. О наиболее простых и распространенных вариантах коротко расскажем и мы.

Важно! Замена абсорбера заводской сборки любыми другими самодельными поглощающими материалами приведет к снижению максимального КПД примерно на 20-25%. Причина состоит в значительных потерях тепла без использования слоя вакуума между магистралью теплоносителя и окружающей средой.

1. Тепловой солнечный коллектор своими руками из каучукового шланга

Самый простой в сборке и недорогой вариант водонагревателя – конструкция, в которой вместо труб используется обычный шланг из качественной резины. При его 100-метровой длине подобный гелиоколлектор собирается своими руками буквально за несколько часов, а объем горячей воды составляет 20 л. Если такого количества недостаточно, можно увеличить длину и/или оснастить систему циркулярным насосом

Шланг должен быть достаточно тонким и иметь внутреннее сечение 2-2,5 см. Изделие с толстыми стенками не годится, поэтому армированные варианты придется исключить. Материалом может выступать резина, полипропилен, ПВХ. Последние варианты, из-за лучших прочностных качеств полимеров, предпочтительней.

Укладка производится в любой самодельный короб методом скручивания шланга в спираль и фиксации колец относительно друг друга. Также рекомендуется прикрепить кольцевую заготовку к нижней стороне такого бокса, во избежание периодического смещения. Корпус желательно окрасить в черный цвет, что значительно повысит КПД конструкции.

2. Плоский солнечный коллектор своими руками из оконной рамы для нагрева воды

Очень удобной в качестве основы является и старая двойная оконная рама. Сборка своими руками такой модели солнечного коллектора производится следующим путем:

к нижней части крепится слой теплоизоляции;
на него укладывается стальной лист, окрашенный черной краской;
поверх него спиралью либо змейкой крепится медная или полимерная трубка сечением около половины дюйма (?1,25 см);
почти готовая конструкция зажимается сверху второй половиной рамы – для скрепления створок можно использовать болты, струбцины либо винты;
накопительный бак закрепляется на 40-50 см выше абсорбера – это позволит холодной воде течь самотеком, а горячей подниматься под воздействием давления;
если будет использоваться сборочная емкость, ее рекомендуется качественно утеплить, чтобы избежать ненужных потерь тепла.

Денежные расходы и трудоемкость сборки своими руками подобного солнечного коллектора следует признать незначительными, а КПД может достигать 75%.

3. Солнечный коллектор своими руками из деталей выброшенного холодильника

Мастера-самоучки приспособились изготавливать солнечные водяные коллекторы из подходящих деталей самой разнообразной техники. Чаще других встречаются модели из автомобильных радиаторов и конденсаторов выброшенных на свалку холодильников.

Последний вариант удобен тем, что в наличии уже имеется готовая система циркуляции воды. Необходимо лишь тщательно промыть трубки и решетку и запастись следующими материалами:

емкостью для воды;
резиновым ковриком в качестве подложки;
металлической фольгой для снижения теплопотерь;
скотчем для скрепления деталей;
деревянными брусками на будущую раму;
оконным стеклом для верхнего защитного слоя.

Далее пошагово осуществляется этап сборки своими руками солнечного коллектора из старого холодильника:

изготавливается деревянный короб по размеру решетки-конденсатора;
днище выстилается металлической фольгой;
щели заготовки тщательно заклеиваются скотчем;
емкость для воды закрепляется на 30-40 см выше места, где расположена верхняя выводная трубка теплообменника конденсатора и соединяется с ним шлангом;
при желании повысить скорость циркуляции воды в схему солнечного коллектора можно включить насос от аквариума;
поверх почти готовой конструкции укладывается и закрепляется стекло;
швы еще раз проверяются и тщательно герметизируются.

Самодельный коллектор подобного типа за час способен нагреть 10 л воды с 20° до 45° Цельсия.

4. Воздушный солнечный коллектор из профнастила своими руками

Отдельно следует упомянуть воздушные солнечные коллекторы. Своими руками они собираются по аналогичному принципу, но вместо воды нагревают обычный воздух. Примером такой установки может служить нагревательная система с абсорбером в виде листа профнастила. Местом его установки может выступать обычный оконный проем помещения, в которое необходимо подавать сухой горячий воздух.

Пошаговый процесс сборки следующий:

в стене просверливаются вентиляционные отверстия – через них будет подаваться свежий воздух и выводиться горячий;
из деревянного бруса толщиной 10-15 мм изготавливается прямоугольный короб под размер проема – например, 180 на 120 см;
с тыльной стороны корпуса прикручивается саморезами лист влагостойкой фанеры толщиной 6-8 мм;
изнутри на днище вплотную вкладывается рамка из брусков квадратным сечением 4х4 см и наполняется теплоизолятором – минеральной ватой;
поверх нее набивается лист профнастила типа Н57 соответствующих размеров;
производится его окраска матовой краской глубокого черного цвета;
сверху закрепляется прозрачное классическое стекло или качественный акрил (можно использовать половину старой оконной рамы);
сверлятся в боковинах отверстия для доступа воздуха.

Наш воздушный солнечный коллектор, изготовленный своими руками, готов.

Эффективность такой установки примерно следующая:

5. Вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома своими руками

Наиболее производительными среди самодельных вариантов являются вакуумные солнечные коллекторы. Процедура их сборки для отопления или снабжения теплой водой тоже осуществляется своими руками. Но в конструкции используются специальная панель со стеклянными двухслойными колбами, откуда промышленным способом выкачан воздух, и трубкой-магистралью из меди с теплоносителем.

За счет внедрения вакуумной технологии себестоимость таких водонагревателей выше, но это окупается значительным повышением КПД.

Последовательность сборки коллектора стандартная:

сколачивается короб с фанерным днищем и боковыми планками, сечение которых больше, чем диаметр приобретенных трубок;
нижним слоем выступает теплоизолятор-пенопласт толщиной ? 100 мм;
далее укладываются вакуумные трубки – скрепление их выполняется специальными фиксаторами (продаются в комплекте);
монтируется абсорбер – выкрашенный черным лист оцинкованной стали либо приобретенный в магазине профессиональный вариант;
контур остекляют и подвергается тщательной герметизации.

Для отопления дома подобный солнечный коллектор эффективнее, чем собранный своими руками полностью из легкодоступных и недорогих материалов. Однако летом простаивание полупрофессиональной модели нецелесообразно, поэтому оптимально устанавливать ее и с целью летнего снабжения теплой водой теплиц.

Важно! Даже лучший солнечный коллектор не заменит Вам полноценную отопительную систему. Поэтому его использование предполагается лишь как вспомогательное и повышающее общую энергоэффективность жилья.

Как улучшить КПД самодельных конвекторов

Ключевым элементом всех солнечных коллекторов – как заводского изготовления, так и собранных своими руками – являются абсорберы. Благодаря таким поглотителям излучения поток фотонов солнца преобразуется в тепло и далее передается теплоносителю. Основная задача абсорберов, как и всех прочих преобразователей энергии – оптимизировать уровень поглощения и потерь. Первый всегда стремятся увеличить, а второй уменьшить.

Использование в качестве абсорберов подручных материалов и покрытие их черной краской позволяет довести процент поглощения a (альфа) почти до профессионального уровня в 92-95%. Однако добиться аналогичного результата со снижением почти до нуля теплоотдачи e (эпсилон) в собранных своими руками солнечных коллекторах невозможно.

Промышленные абсорберы имеют такую возможность и используют для повышения КПД две технологии – селективное покрытие поглотителя и помещение трубки с теплоносителем в вакуумную колбу. Абсорбция многослойного – 10-16 слоев – абсорбера заводской сборки практически не допускает обратного отражения света. А наличие вакуума между медными трубками с водой и внешней стеклянной оболочкой сводит потери тепла во внешнюю среду почти до нуля.

Применяются в фирменных абсорберах и прочие важные технологии – серебрение поверхности, чрезвычайно прозрачное и сверхпрочное боросиликатное стекло, бариумный поглотитель для увеличения срока службы трубок и т.д.

Это позволяет эффективно использовать коллекторы вакуумного типа, как всепогодные, даже зимой, для отопления дач или теплиц, а также кратно увеличивать срок их службы.

Если Вашей целью является сборка максимально эффективного солнечного коллектора для отопления и/или горячего водоснабжения дома своими руками, приобретите для него профессиональный абсорбер в нашем магазине: смотреть описание и цены .

За счет меньших потерь тепла, всепогодности и длительного срока службы Ваши вложения многократно окупятся.

Читайте также: