Сонячний колектор своїми руками

1. Схеми підключення сонячного водяного колектора
2. «Літній» варіант гарячого водопостачання від сонячного колектора
3. «Зимова» схема підключення сонячного підігріву води
4. Варіант опалення від сонячного колектора
5. Варіант гарячого водопостачання та опалення від сонячного колектора
6. Сонячний колектор з шланга або гнучкої труби
7. Відео: ефективність нескладного сонячного колектора
8. монтаж батареї
9. Відео: простий сонячний колектор з лінійним розташуванням труб
10. Монтаж сонячного колектора

Хороші власники приватних домо в в сегда знаходяться в пошуку можливостей заощадити на підігріві води і на опаленні. Особливо актуально це стає останнім часом, коли ціни на комунальні послуги мають стійку тенденцію до зростання мало не кожен квартал. На допомогу приходить сама природа з її невичерпним джерелом енергії - сонячним випромінюванням. Застосовуючи на практиці закони фізики, народні умільці знаходять цікаві способи економії, розробляючи і збираючи сонячні колектори, який під силу зробити, напевно, будь-якого домовласникові самостійно - варто тільки докласти трохи сил і вміння.

Сонячний колектор своїми руками

Сонячний колектор своїми руками може бути виготовлений множинними способами і з самих різних матеріалів, часом навіть з тих, які просто «валяються під ногами». Їх конструюють із звичайних старих пивних банок, пластикових пляшок, шлангів або труб, із застосуванням скла, панелей полікарбонату та інших матеріалів.

Деякі з способів виготовлення колекторів будуть розглянуті нижче, але спочатку варто вивчити схеми підключення - вони, як правило, є приблизно загальними для будь-яких сонячних систем нагріву води.

Зміст статті

Схеми підключення сонячного водяного колектора

Ефективна робота системи нагріву води від сонячних променів залежить не тільки від того, з чого виготовлений колектор, а й наскільки правильно він буде встановлений і підключений. Варіантів схем підключення - досить багато, але не варто вишукувати найскладніші, так як цілком можна скористатися базовими, які доступні і зрозумілі.

«Літній» варіант гарячого водопостачання від сонячного колектора

Ця нескладна схема підключення сонячного колектора може бути застосована як для підігріву води для річного душа , Так і для домашніх потреб. Якщо гаряча вода нуж на на вулиці в літній будівлі, то бак для неї встановлюється теж на повітрі. У тому випадку, коли гаряче водопостачання розлучається з дому, і акумулює бак встановлюється там же.

«Літній» варіант підключення колектора

Ця схема зазвичай передбачає природну циркуляцію води, і в такому випадку батарея-колектор встановлюється нижче на 800 ÷ 1000 мм рівня ємності, куди буде надходити гаряча вода - це повинно забезпечитися різницею в щільності холодної та нагрітої рідини. Для з'єднання колектора з баком використовуються труби діаметром не менше, ніж ¾ дюйма. Для збереження води в акумулюючої ємності в гарячому стані, якого вона досягне від нагрівання денним сонцем, стінки необхідно гарненько утеплити, наприклад, мінеральною ватою товщиною в 100 мм і поліетиленом (якщо над бойлером НЕ буде влаштована дах). Але все ж краще передбачити для ємності стаціонарне укриття, так як якщо утеплювач промокне від дощу, то він істотно знизить свої термоізоляційні властивості.

Природна циркуляція не дуже хороша для використання в системі з сонячним колектором, так як створюється слабка інертність руху води в контурі. А якщо батарея і бак знаходяться досить далеко один від одного, то вода, пройшовши цей шлях, буде поступово остигати. Тому, для збільшення ефективності, часто встановлюється циркуляційний насос . Цей вариа нт ін ігоден для зігріву води тільки в теплу половину року, а на зиму воду з системи доведеться обов'язково злити, інакше, замерзаючи, вона запросто розірвемо т т руби.

«Зимова» схема підключення сонячного підігріву води

Якщо планується використовувати сонячний колектор цілий рік, то щоб в сильні холоди в трубах вода не замерзала, в контур замість неї заливається спеціальний теплоносій - антифриз, тобто незамерзаюча рідина. Схема приймає зовсім інший вигляд - встановлюється бойлер непрямого нагріву. В цьому випадку нагріте в сонячному колекторі антифриз буде проходити чере з з меевік-теплообмінник бойлера, зігріваючи воду, що знаходиться в баку.

Зимова схема з використанням принципу непрямого нагріву

У цю систему обов'язково вбудовується розширювальний бак і «група безпеки» - автоматичний, манометр і запобіжний клапан, розрахований на потрібний тиск. Для постійного руху теплоносія зазвичай використовується циркуляційний насос.

Варіант опалення від сонячного колектора

При використанні сонячної теплової енергії для опалення будинку застосовується також бойлер непрямого нагріву, підключений до колектора, а також для додаткового підігріву теплоносія - котел , Що працює на твердому паливі або газі. В осінні або весняні дні, коли сонце здатне нагріти теплоносій до потрібної температури, котел можна просто відключати.

Сонячний колектор - гарна підмога і для опалення будинку

Якщо зими в регіоні дуже холодні, то не варто очікувати від колектора великий ефективності, так як в цей період мало сонячних днів, а саме світило знаходиться низько до горизонту. Тому додатковий підігрів теплоносія і гарячої води просто необхідний. Єдине, чим допоможе сонячна батарея заощадити на паливі - е то те, що в котел буде надходити не холодна, а вже кілька підігріта вода, а значить для доведення її до потрібної температури буде потрібно менше спалювати газу або дров.

Потрібно знати і те, що чим більше за площею зробити сонячний теплової колектор, тим більше енергії він в змозі буде увібрати. Тому, щоб подібна система змогла виробити досить тепла для опалення будинку, розмір площі колектора необхідно довести до 40 ÷ 45% від загальної площі будинку.

Варіант гарячого водопостачання та опалення від сонячного колектора

Щоб задіяти сонячний колектор і для опалення, і для гарячого водопостачання, необхідно об'єднати в системі обидва попередні варіанти, і використовувати для води спеціальний бойлер з додатковою ємністю, що має змійовик, через який циркулює нагрітий сонячною батареєю теплоносій. Завдяки тому, що внутрішній бак набагато менше основного, вода в ньому нагрівається від змійовика набагато швидше і віддає тепло в загальну ємність.

Колектор може бути включений в загальну систему «опалення - гаряче водопостачання»

Крім цього, бойлер повинен бути підключений до додаткового джерела нагрівання - це може бути газовий або електричний котел, або ж теплогенератор на твердому паливі.

Нестабільність температури, яку створює сонячна батарея, може сприяти перегріву теплоносія або, навпаки, занадто швидкому його охолодженню в контурах опалення і водопостачання. Щоб цього не сталося, вся система повинна управлятися автоматикою. У розводку встановлюється контролер температури, який може або перенаправляти потоки теплоносія, або включати або вимикати циркуляційні насоси, або проводити інші керуючі операції.

Електронний блок-контролер

У представленій вище схемі такий температурний контролер позначений, як регулятор.

Отже, зі схемами підключення (обв'язки) в загальних рисах ясність є. А ось тепер має сенс розглянути кілька варіантів самостійного виготовлення сонячних колекторів.

Сонячний колектор з шланга або гнучкої труби

Ті, хто має приватний будинок з городом або дачу, звичайно ж знають, що вода, що залишилася в тимчасових легких магістралях після поливу грядок, швидко нагрівається. Це позитивна якість шлангів або гнучких труб і використовували народні умільці, створюючи з них сонячні теплообмінники. Потрібно відзначити, що такий колектор обійдеться у багато разів дешевше купленого в магазині, але, щоб процес виготовлення пройшов успішно, потрібно докласти певних зусиль.

На даху - ціла батарея з сонячних колекторів

Такий колектор може складатися з однієї або декількох секцій, в які вкладаються і закріплюються щільно згорнуті по спіралі «равликом» шланги.

«Равлик» - теплообмінник

Таку конструкцію можна назвати найпростішою як по конструкції, так і по монтажу. Головним недоліком її можна назвати те, що її практично не можна використовувати без застосування примусової циркуляції, так як при занадто великих довжинах контурів труб гідравлічний опір перевищить силу напору, що створюється різницею температур. Однак, вирішити питання з установкою циркуляційного насоса - зовсім нескладно. І така система, встановлена ​​в заміському будинку, стане відмінною підмогою і швидко окупиться, включаючи і витрати (зовсім незначні) на електроживлення насоса.

Використовуються подібні колектори і для обігріву води в басейнах. Їх підключають до системи фільтрації, яка обов'язково оснащена насосом. Вода, циркулюючи по трубах колектора, встигає нагріватися перед надходженням в басейн.

У деяких випадках, створюючи всю систему сонячної батареї , Можна обійтися без установки накопичувального бака. Це можливо тоді, коли гаряча вода використовується тільки в денний час і в невеликих кількостях. Наприклад, в контурі з 150 м труби, що має внутрішній діаметр в 16 мм, вміщається 30 літрів води. А якщо п'ять або шість таких «равликів» з труб буде зібрано в єдину батарею, то протягом дня душ можна приймати по кілька разів кожному члену сім'ї, і гарячої води ще чимало залишиться і на господарські потреби.

Якщо у кого-то залишилися сумніви в ефективності такого підігріву води, рекомендуємо подивитися відеоролик, в якому показано випробування колектора зі шлангів:

Відео: ефективність нескладного сонячного колектора

Матеріали для виготовлення

Щоб зробити такий сонячний водяний колектор, потрібно підготувати деякі матеріали. Нітрохи не виключено, що деякі з них знайдуться в сараї або гаражі.

• Гумовий шланг або гнучка пластикова труба чорного кольору, що має діаметр 20 ÷ 25 мм - це по суті головний елемент системи, в якому при циркуляції води буде відбуватися теплообмін. Кількість шланга буде залежати від величини сонячної батареї - це може бути і 100, і 1000 метрів. Чорний колір шланга кращий тим, що він більше, ніж всі інші відтінки, поглинає тепло.

Відразу ж потрібно відзначити, що металопластикові труби не особливо підходять для виготовлення колектора, навіть якщо їх покрити чорною фарбою. Справа в тому, що пластичність їх в даному випадку недостатня - вони заламують при вигинах невеликого радіусу і тим самим, навіть якщо не порушується цілісність стінок, зменшиться інтенсивність струму води.

Шланги продаються в бухтах по 50, 100 або 200 метрів. Якщо планується виготовити батарею великого обсягу, то доведеться купувати кілька бухт. У тому випадку, якщо в кожної секція планується використовувати, наприклад 50 або 100 м шланга, то не варто купувати цілу 200-метрову бухту краще придбати готовий відміряний шланг. Це допоможе заощадити час при монтажі.

Шланг може бути укладений не тільки по круглої спіралі, але і овальної, а також у вигляді змійовика.

Бухти труб із зшитого поліетилену РЕХ потрібного чорного кольору

Як хорошою альтернативи можна спробувати і сучасні труби із зшитого поліетилену РЕХ. У них - непогана пластичність, ну а як надати їм чорний колір, якщо його немає в продажу - нескладно придумати.

• Якщо скат даху, на якій буде встановлюватися колекторна батарея, крутий, то для спіралей зі шланга виготовляються спеціальні короби - з брусків, фанери або металевого листа. Для цього буде потрібно бруски 40 × 40 або 40 × 50 мм, фанера товщиною в 6 мм, або ж металевий лист в 1,5 - 2 мм.

Рама для укладання теплообмінного контуру сонячного колектора

Заготовки майбутнього модуля обробляється антисептиком (Дерево) або антикорозійними складами (метал). Потім з них збирається короб на одну або кілька спіралей.

Часто використовують старі непотрібні віконні рами

До речі, в якості бортиків короба можна використовувати старі віконні рами, на які просто монтується донна частина.

Антисептична просочення для дерев'яних деталей

• Для попередньої обробки металу і деревини необхідно придбати антисептичні, антикорозійні і грунтовок.
• Шланги (труби) будуть відчувати чималі навантаження і від маси теплоносія, і від перепадів температур і внутрішнього тиску. Стало бути, вони будуть намагатися порушити укладку, деформуватися, просісти, тому потрібно передбачити спеціальні кріплення для їх підтримки в спочатку заданому положенні.

Це може бути металева смуга, яку закріплюють між трубами на саморізи.

Кріплення витків металевою смугою

Інший варіант - це вільна зв'язка щільним шнуром або пластиковим хомутом- «краваткою» з хрестовиною або поперечиною. Але в се-таки такий метод скріплення більше підходить для пластикової труби, ніж для шланга, так як він може при розширенні гуми провіснуть на шнурі. Якщо ж для колектора обраний армований гумовий шланг, то цей спосіб цілком підійде для фіксації.

Зв'язка контуру пластиковими хомутами

Ще одним варіантом кріплення, відповідним для пластикової труби або армованого шланга, можуть стати цвяхи з широкими капелюшками. Вони можуть забиватися або в дно короба (в цьому випадку воно повинно мати товщину не менше 10 мм), або ж на своєрідну хрестовину, виготовлену з бруска.

Кріплення цвяхами або саморізами

• Необхідно буде підготувати і з'єднувальні елементи для шланга або труб. Різновидів подібних фітингів - досить багато, але потрібно вибрати саме ті, які призначені для обраного для виготовлення колектора матеріалу.

Фітинги для з'єднання шлангів або пластикових труб

Крім таких з'єднувачів, будуть потрібні різьбові фітинги для переходу від пластикової або гумової труби на загальну металеву. Таке з'єднання буде необхідно, якщо колектор буде складатися з декількох модулів.

Щоб знати, скільки буде потрібно сполучних елементів, потрібно заздалегідь викреслити принципову схему створюваної системи і прорахувати їх кількість на ній.

• Для об'єднання всіх модулів в єдину батарею будуть потрібні два колектора - відрізка металевої труби. Через один з них, закріплений внизу батареї, в теплообмінники буде надходити холодна вода, а в другому, закріпленим зверху, буде збиратися зігріта.

На знімку добре видно верхня труба-колектор для підігрітої води

Верхня труба буде з'єднуватися з накопичувальним баком, тобто йти до споживача. Вона повинна мати діаметр 40 ÷ 50 мм.

монтаж батареї

Заготовити в в се необхідне, можна приступати до роботи.

• Для початку потрібно обробити антисептичним засобом все дерев'яні частини майбутньої конструкції.
• Далі, якщо дно модулів буде виготовлено з металевого листа, його потрібно покрити антикорозійним складом. Зазвичай для цього застосовується мастика, призначена для покриття днищ автомобілів.

Відомий всім автомобілістам «антикор» - те, що потрібно

• Після висихання складів на підготовлених елементах, з них збираються поодинокі або загальні модулі.
• Потім в них вкладаються шланги, для чого закріплюються власники.

Одна осередок сонячного колектора в металевому блоці

• Для вільного проходження труб через борти модулів для них просверливаются отвори - у верхній його частині і нижній. Відповідно, в нижній отвір виводиться труба входу холодної води, а в верхнє - виходу підігрітою.
• Якщо монтується кілька модулів по вертикалі, або ж один загальний, в який вкладається кілька «равликів» труби також, один над іншим, то нижній кінець кожної з спіралей з'єднується з верхнім виходом нижележащей - і за таким послідовному принципом комутується весь «стовпець». Самий нижній кінець з'єднується із загальним металевим колектором, через який буде надходити холодна вода. Таким же чином монтуються і всі сусідні вертикальні ряди - із загальним підключення до подає колектору.

Блоки між собою з'єднуються послідовно.

• Відповідно, верхні кінці шлангів самого верхнього горизонтального ряду модулів з'єднуються з металевою трубою-колектором, по якій здійснюється відведення гарячої води на споживання.
• Спиралевидний контур колектора може монтуватися і на металевий лист, установлений не на даху, а біля будинку, з південної його сторони, або біля басейну, якщо він вимагає підігріву. В цьому випадку металеву основу сприятиме більш швидкому нагріванню води і збереженню тепла в трубах, так як має гарну теплопровідність і теплоємність.

Колектор з лінійним розташуванням теплообмінних труб

• Ще одним варіантом теплового сонячного колектора може бути укладання контуру на площині даху в спеціальних коробах довгими паралельними рядами по всій довжині покрівлі.

Відео: простий сонячний колектор з лінійним розташуванням труб

Підсилюємо ефект за допомогою пластикових пляшок

Застосування пластикових пляшок збільшує продуктивність колектора

На малюнку показаний сонячний колектор з шлангів (труб), ефективність дії якого значно збільшена за рахунок використання звичайних пластикових пляшок. У чому тут «фішка»? А їх відразу кілька:

Дія пластикової пляшки в якості кожуха - схематично

• Пляшки грають роль прозорого кожуха, і не дають повітряним потокам відбирати тепло під час абсолютно непотрібного взаємного теплообміну. Мало того, повітряні камери самі стають своєрідними акумуляторами тепла. У наявності - парниковий ефект, який активно використовується в агротехніці.
• Округла поверхня пляшки грає роль лінзи, що підсилює ефект сонячних променів.
• Якщо нижню поверхню пляшки простелити відображає фольгированним матеріалом, то можна домогтися ефекту фокусування променів в зоні проходження труби. Нагрівання від цього тільки виграє.
• Ще один важливий фактор. Пластикова прозора поверхня в якійсь мірі знизить руйнує негативний вплив ультрафіолетових променів, який ні гума, ні пластик «не люблять». Такий контур повинен прослужити довше.

Для виготовлення такого сонячного колектора знадобляться:

Зовсім нескладна схема колектора, придатного для дачних умов

1 - Гумовий шлаг, металеві або пластикові труби чорного кольору - як теплообмінник.

2 - Пластикові пляшки, які стануть кожухом навколо труб контуру.

3 - В пляшки, в їх половину, яка буде прилягати до основи, може бути вкладена фольга або інший відображає матеріал. Відбиває частина повинна дивитися в бік сонця.

4 - Підставку буде зовсім нескладно змонтувати з бруска або металевої труби.

5 - Накопичувальний бак для нагрітої води, який повинен бути пов'язаний з точкою забору - кран, душ тощо.

6 - Ємність для холодної води, яку можна пов'язати з системою водопостачання.

Монтаж сонячного колектора

Збірка варіанту, показаного на верхній схемі, проводиться таким чином:

• Для початку з металевої труби або бруска монтується підставка. Якщо вона виготовляється з дерева, то воно повинно бути покрито антисептичним складом, якщо ж з металу, то його необхідно обробити антикорозійним засобом. Потрібно прорахувати довжину так, щоб між двома стійками встановлювалося рівне число пляшок.
• На стійки, на відстані ширини пляшок, закріплюються горизонтальні планки, на яких можна буде зробити додаткове закріплення для змійовика. Крім цього, вони зрадять каркасу додаткову жорсткість.
• Далі, готується потрібну кількість пластикових пляшок - з них зрізається донна частина таким чином, щоб одна пляшка стороною горлечка щільно встала в отвір.

Пляшки повинні вставлятися одна в іншу приблизно так

• Береться шланг (труба) необхідної довжини, якої буде достатньо для укладання контуру-змійовика на вже готовому каркасі-підставці.

Відступивши від краю шланга 100 ÷ 150 мм, роблять позначку місця його закріплення. Потім через цей край на трубу надівається необхідну кількість підготовлених пляшок, якого буде достатньо, щоб повністю закрити ділянку до протилежної стійки. Пляшки встановлюються щільно одна до іншої, таким чином, щоб горлечко другий входило в отвір, вирізаний у дні попередньої.

• Коли ділянку труби для укладання верхнього ділянки змійовика буде повністю закритий коробом з пляшок, її край закріплюється зверху на лівій стійці каркаса. Для кріплення можна використовувати кліпси-тримачі для пластикових труб із засувкою, потрібного розміру.

Кліпси можуть застосовуватися для кріплення труб до рами

Далі, за допомогою такої ж кліпси вільний від пляшок ділянку труби закріплюється на протилежній, правій стійці.

• Якщо є необхідність положення пляшок коригується, так, щоб фольгированная їх половина виявилася знизу, у каркаса колектора.
• Потім трубі надається плавний поворот, і вона знову замикається на кліпсу.
• Наступним етапом на трубу знову надягають пляшки, і вона закріплюється вже на лівій стійці. Таку послідовник дотримуються і далі, поки вся рама не буде заповнена змійовиком колектора.
• Тепер залишилося тільки «запакувати» фітинги, через які буде здійснена врізка отриманого колектора до подачі холодної води і до накопичувальної ємності гарячої.

Ось що може вийти в результаті - простіше не придумаєш!

Такий колектор, як видно, абсолютно не складний у виготовленні, але зате може стати хорошим «помічником» в приватному будинку, взявши на себе функції підігріву води.

До речі, сонячну енергію можна використовувати не тільки для підігріву води, а й для подачі в приміщення нагрітого повітря. Наприклад, як виготовити самостійно сонячний повітряний колектор , Можна дізнатися, якщо перейти за посиланням на спеціальну публікацію нашого порталу.

Відео - збірка сонячної електростанції своїми руками