Солнечный водонагреватель для частного дома

Классификация солнечных коллекторов

В зависимости от особенностей конструкции, солнечные нагреватели делятся на три главных вида:

Современные солнечные отопительные приборы, даже созданные собственными руками, имеют большой коэффициэнт полезного действия и способны подогревать воду до температуры кипения не зависимо от температуры воздуха снаружи. А данное свойство, можно применять для организации подогрева водных резервуаров, присутствующих на улице. Вот например, солнечный коллектор для бассейна. Собственными руками его выполнить нетрудно, основное чтобы было довольно солнца.

Плоский коллектор

Коллектор из себя представляет специфический сандвич. Задняя панель покрыта тепловой изоляцией. Над ней ставится трубчатая система, которая укрывается абсорбером. Передняя стенка должна быть прозрачной. Очень часто ее производят из сталинита или гофрированного поликарбоната. Вся система помещается в плоский древесный или железный (чаще металлический) короб. Стенки по бокам тоже покрываются утеплителем. Вся панель не должна пропускать в себя воздух, благодаря этому все щели тщательно заделываются.

Вакуумный коллектор

Солнечный коллектор для систем с горячим водоснабжением и теплоснабжения вакуумного типа состоит из индивидуальных двойных трубок. Устройство их простое: в прозрачной наружной трубе находится меньшая, заполненная водой или остальным тепловым носителем. Внутренняя трубка покрывается специализированным составом, который содействует улавливанию энергии солнца. Конструкция герметически запаяна и из нее откачан воздух (происходит вакуумирование). Вакуумная прослойка дает возможность сберегать около 95% концентрируемой энергии тепла. Двойные трубки соединяются в единый контур, при помощи собственной внутренней составляющей

Данные системы лучше подойдут для эксплуатации в холодных регионах, так как для них не очень важно кол-во солнечных деньков. Но, в отличии от плоских, они не могут самоочищаться от снега, благодаря этому за очисткой придется наблюдать

Вакуумный солнечный коллектор собственными руками создать весьма тяжело, благодаря этому лучше приобретать готовые системы.

Воздушный коллектор

Данный тип солнечного обогревательного прибора подходит только для отапливания дома. Работа его основывается на «парниковом эффекте», когда заключенный изнутри герметичного короба воздух греются благодаря верхнему поглощающему покрытию. Пространство внутри воздушного коллектора должно быть обустроено поэтому, чтобы воздух который нагрелся проникал в пространство помещения. В основном, это что-то наподобие лабиринта. Конвекция может быть естественной или принудительной, при помощи вентилятора. Данное устройство комфортнее всего ставить на самой освещенной стене дома и прямо объединять с помещением.

Как сделать селективное покрытие

Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.

Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:

• Самодельное селективное покрытие коллектора — используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
• Специальные абсорбирующие покрытия — можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.

Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.

Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.

Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой — то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.

Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.

Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.

Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Обустройство системы отопления

Чтобы отапливать здание применяют бойлер на основе косвенного нагрева, подключаемый к коллектору. Кроме того, в качестве дополнительного источника тепла необходимо использовать котел. Он может быть как газовым, так и твердотопливным. Осенью и весной, когда добиться нужной температуры в контуре можно исключительно за счет солнечной энергии, котел можно будет не использовать.

Размер коллектора должен быть максимально большим. Это позволит применять его наиболее оптимальным образом. Размер коллектора должен равняться 0.4-0,45 от показателя площади отапливаемого здания.

3 Устройство и принцип действия

Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

Короб утепляется изоляционными материалами

Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

Принцип работы следующий:

1. 1. Нагретый антифриз от солнечных лучей движется по трубкам и через ветку отбора попадает в аккумулирующую ёмкость.
2. 2. Когда жидкость движется по теплообменнику, она передаёт тепло воде.
3. 3. После охлаждения антифриз снова попадает в нижнюю часть контура для повторного нагрева.
4. 4. Горячая вода поднимается в верхнюю часть ёмкости и отбирается для использования в различных направлениях (отопление дома, горячее водоснабжение и тому подобное). В ёмкости теплообмена пополнение количества воды происходит за счёт подключённого водопровода.
5. 5. Если система используется для отопления дома, то для движения воды в замкнутом контуре применяется циркуляционный насос.

Имеет ли значение?

Подогрев воды — это физический процесс, который происходит в определенных условиях. Они могут способствовать или препятствовать нагреванию воды, поскольку передача тепловой энергии всегда взаимосвязана со всеми окружающими предметами или факторами.

Планирование создания системы подогрева необходимо производить с учетом особенностей бассейна, его специфических свойств.

Тип чаши

Тип и конструкция чаши могут повлиять на режим подогрева самым прямым образом. Например, глубина бассейна определяет эффективность прогрева с помощью солнечных лучей.

Кроме этого, если бассейн глубокий, то и  увеличивается объем воды, которую надо нагреть. Для этого расходуется больше тепловой энергии, т.е. требуется нагреватель большей мощности.

Существуют обычные и морозостойкие конструкции бассейнов.

Первые по окончании купального сезона необходимо сливать и хранить в помещении (чаще всего такие модели покупают для дачи), вторые можно оставить на зиму заполненными водой.

Стенки чаши у морозоустойчивых видов более прочные, собранные из нескольких слоев. Они способны сопротивляться воздействию низких температур и морозному расширению воды.

Морозоустойчивые чаши лучше сохраняют тепловую энергию, что позволяет снизить мощность нагревателей.

Производитель

Способ подогрева не зависит от производителя (будь то Интекс, Бествей или любая другая компания), поскольку в любом случае имеется определенный объем воды. Изменяется лишь ограждение чаши, которое на температуру внутри практически не влияет.

Критерии выбора нагревателей

Подогрев воды в бассейне устроит по всем параметрам, если при выборе устройства будут учтены следующие критерии:

• Размеры резервуара. Чем больше внутренняя чаша, тем большая мощность прибора требуется;
• Способ нагрева. Проточные нагреватели больше подходят для небольших купален. Теплообменники экономичнее использовать, если необходимо нагревать не только воду, но и большой загородный дом;
• Источник энергии. Солнечные коллекторы выгодно покупать в тех регионах, где солнечных дней летом много. Электронагреватели высокой мощности не подойдут, если напряжение в сети постоянно низкое;
• Фирма-изготовитель. Надежность устройств зависит и от их качества. Подогрев воды в бассейне устройствами Intex или Bestway — самые популярные и надежные способы.

Перед выбором прибора нужно оценить все особенности его эксплуатации, это позволит выбрать нагреватель, который будет работать без поломок долгие годы.

Коллекторы для бассейнов заводского производства

В ассортименте представлены гелиосистемы, предназначенные для бытового и промышленного применения. Наибольшей популярностью пользуются следующие производители:

• Intex — компания, выпускающая аксессуары для купания в бассейне и открытых водоемах, и подогрева воды. В частности, налажено производство солнечных гибких коллекторов.
• Azuro — чешская компания, изготавливающая бассейны и все необходимое для их работы. В ассортименте продукции, присутствуют две линейки водонагревателей:
• Azuro Shelter — гибкие гелиоколлекторы, с возможностью установки как прямого развернутого полотна, так и арки. Абсорбируемая площадь 1,84 м².
• Azuro Spiral — пирамидальные коллекторы, с общей абсорбирующей площадью 0,96 м²;
• Kokido Keops — купольный коллектор, предназначенный для нагрева воды в каркасных и сборных бассейнах. Допускается подключение в единую систему 4 отдельных модулей. Гелиосистема справляется с подогревом 40 м³ воды.
• Sunheater — бренд американской компании SmartPool Inc. Гибкий гелионагреватель может устанавливаться на крышу или монтироваться на раму вблизи бассейна. Длина абсорбирующего полотна 6 м, ширина 0,6 м.
• Speck BADU BK — еще одна популярная модель гибкого солнечного коллектора. Гелиосистема увеличивает нагрев воды в бассейне на 10-15°C, после чего автоматически поддерживает температуру. Продукция отличается хорошим качеством сборки.

Описанные модели подходят для бытового использования. В коммерческих целях рекомендуется устанавливать полностью укомплектованные трубчатые или панельные гелиосистемы следующих производителей: Atmosfera, Sidite, Vaillant, SunRain, Viessmann, ЯSolar.

Солнечный коллектор из пивных банок собственными руками.

Подготовим материалы, нам потребуются:

• Металлические банки от пива или газированных напитков примерно 234 шт.
• Фанерный лист 2,4 х 1,265 м толщиной не меньше 10 мм.
• Лист плексигласа или поликарбонатного материала того же размера.
• Материал для теплоизоляции – пенопласт или пенофол.
• Клеевой состав герметик.
• Матовая краска чёрного цвета.
• Трубы вентиляции.
• Вентилятор.

Начнем с приготовления банок, берём банку и увеличиваем отверстие в горловине, а в донышке пробиваем 3 больших отверстия.

Подобным образом необходимо приготовить все банковские учреждения, после этого банки следует очень внимательно вымыть от остатков пищи тёплой водой со средством для мойки, по другому они будут производить зловонный запах при нагреве.

Сейчас сделаем из банок трубы, для этого применяем клеевой состав герметик. Можно создать обычное устройство из 2-ух досок которое даст возможность держать банки пока они будут клеиться.

Банки сажаем на клеевую смесь соединяя горлышко одной банки с донышком другой, на каждую трубу потребуется по 13 типовых металлических банок, отмечаем трубу из банок в устройстве и придавливаем маленьким грузом для лучшего контакта банок с клеем. Оставляем клеиться на день.

Всего потребуется сделать 18 труб.

Сделаем короб для коллектора. Вырезаем из фанерного листа тыльную стенку размером 2.4 х1.265 м.

Борта короба можно создать из фанеры или из доски, дополнительно скрепив их между собой уголками из металла. Два длинных борта имеют высоту 12 см, два коротких борта будут округленными, высота по краешкам 12 см, а до центра 16 см.

Клеим теплоизолятор на стенку короба.

Сделаем два держателя для труб из банок, нам потребуются две полосы фанеры размером 126,5 х 12 см. При помощи электрические дрели и коронки по дереву на 54 мм сверлим отверстия под трубы.

Места под отверстия находим приложив пивные банки очень плотно друг к другу, а донышки обводим на фанере. Сверлим на любой рейке по 18 отверстий.

Примеряем трубы в коробе.

Трубы из банок необходимо окрасить в чёрный цвет, это существенно повысит поглощение энергии солнца, покрывать краской необходимо краской на матовой основе, глянцевая будет отображать часть света.

Устанавливаем банки в короб, отмечаем опорными рейками с дырочками. В задней стенке короба сделаем нижнее и верхнее отверстия для воздушных каналов, в нижнее будет заходить прохладный воздух из помещения, а через верхнее будет выходить уже подогретый воздух. В входном отверстии устанавливаем вентилятор для более интенсивного обмена воздуха в системе.

Фронтальную часть короба закрываем листом плексигласа или поликарбонатного материала, закрепляем его на саморезы с термокомпенсационными шайбами, заранее уплотняем все щели герметиком.

Солнечный обогревательный прибор устанавливается на поверхность стены строения, воздушные каналы ведутся в пространство помещения, на рисунке показана установочная схема воздушного коллектора.

По существу выполнить солнечный коллектор можно из обыкновенных металлических банок, которые многие просто выбрасывают в мусор, при этом данная установка способна прекрасно сэкономить большую часть затрат на домашнее отопление даже зимой.

Разумеется подобная гелиосистема не сумеет полностью сменить систему обогрева в доме и не прекращает работу она только в дневное время суток, однако её можно удачно задействовать как добавочное теплоснабжение, которое даст возможность намного уменьшить использование топлива для котла для нагрева в доме.

Предлагаю взглянуть любопытное видео — производственный процесс солнечного коллектора.

Ещё одно видео — солнечный коллектор из банок в работе.

Проточный водонагреватель своими руками

Самая простая установка бассейна с подогревом на даче своими руками, включает в себя:

• металлический бак от использованного газового баллона или пустая бочка из прочного металла;
• шланги и полипропиленовые трубы;
• насос.

Сама установка будет работать как печка буржуйка. Насос циркулирует воду по шлангам. Жидкость стекает в бак, подогревается в нем и выходит обратно в бассейн. Бак отапливается любым горючим, дровами или углем. Регулировать температуру в таком обогревателе возможно благодаря установке механизма регулировке тяги или термостата. Конструкция, конечно, не блещет красотой, но это элементарное дешевое сооружение способно отопить небольшой бассейн и дать возможность использовать его в холодное время года.

Из медных трубок

Коллектор с медным змеевиком, оббитый изнутри листами из этого же материала чрезвычайно эффективный. Пожалуй, самый эффективных из найденных нами в сети. Трубки и полосы спаиваются специальным паяльником-автогеном на швах, стыках, поэтому медный абсорбер — это был самый трудоемкий этап, занявший 2 дня.

Медь почернили, поместив ее в ванну с персульфатом калия:

Корпус утеплили, на заднюю стенку прикрепили фольгу для отражения тепла. Все зазоры тщательно уплотнили:

Конструкцию перенесли на место, для этого ее обернули обычной пищевой пленкой, и только после транспортировки и подключения установили стекло:

Результат: в жарком южном климате под прямыми лучами медь раскалилась, вода нагрелась до кипения, были даже заметные следы плавления полимерных элементов конструкции. Целесообразно в душ с солнечным абсорбером такого типа подмешивать холодную жидкость, для чего предусмотреть отдельную бочку с ней или подачу от крана.

Гелиоустановки для систем горячего водоснабжения и отопления

Большое распространение и популярность приобрели именно солнечные коллекторы, которые применяются в качестве устройства для нагрева какой-либо жидкости (чаще всего, воды) с целью ее использования в системах горячего водоснабжения или отопления.

Другой вид оборудования для преобразования энергии солнца – батареи, которые принципиально отличаются от коллекторов тем, что сначала вырабатывают и аккумулируют электрическую энергию, а в дальнейшем ее можно использовать для хозяйственных нужд.

Но данный вид получения и переработки солнечной энергии требует приобретения дорогостоящего оборудования, главными конструктивными единицами которого являются фотоэлементы, что не всегда оправданно, особенно в регионах с небольшим количеством солнечных дней в году.

В отличие от них, солнечные коллекторы для нагрева воды или отопления дома имеют быструю окупаемость, особенно если изготовить их самостоятельно, так как в этом случае расходы составят лишь стоимость материалов, в число которых дорогие фотоэлементы не входят.

Использование солнечных коллекторов имеет очевидные преимущества:

• снижение затрат на отопление и подогрев воды для системы горячего водоснабжения;
• экологичность данного вида энергии.

Чаще всего использование коллекторов оправданно для использования в системах отопления небольших коттеджей или организации горячего водоснабжения в летний период в загородном доме или на даче. Оправдан солнечный коллектор для бассейна в качестве устройства для подогрева воды.

Объясняется это относительно невысоким КПД таких установок, который может значительно уменьшаться в пасмурные дни.

Поэтому для оптимизации расходов на отопление частного дома лучше всего использовать коллекторы совместно с традиционным оборудованием, которое изначально может быть рассчитано для этого, либо имеет возможности для переоборудования или согласования параллельного функционирования двух систем теплоснабжения.

Также стоит отметить, что, кроме регулярного обслуживания и очистки поверхности коллекторов от грязи и мусора, некоторые из них не предназначены для работы при низких температурах, поэтому перед началом зимы их нужно законсервировать, предварительно слив из системы теплоноситель.

Основные разновидности солнечных коллекторов

Солнечный коллектор представляет собой устройство, главной функцией которого является превращение поглощенной солнечной энергии в тепловую с целью ее дальнейшего использования для нагрева теплоносителя в системах отопления, в том числе и в «теплых полах» и ГВС дома.

КПД коллектора напрямую зависит от двух факторов: типа устройства и его площади, поэтому нередко для его монтажа выбирается крыша здания.

Солнечные коллекторы условно можно классифицировать, используя разные критерии. Прежде всего, они делятся по типу теплоносителя на:

• водяные (жидкостные);
• воздушные.

По уровню предельных температур коллекторы бывают:

• низкотемпературными – предел до 50°C, средний показатель 35-45 °C;
• среднетемпературными до 80°C;
• высокотемпературными – более 80°C.

Последние чаще всего являются промышленными образцами, сделать их своими руками не представляется возможным.

Конструктивно солнечные нагреватели воды могут быть:

• плоскими, которые могут быть как воздушными, так и жидкостными;
• вакуумными, использующими в качестве теплоносителя воду или иной вид жидкости;
• трубчатыми – бывают и жидкостными, и воздушными;
• термосифонными, или так называемыми накопительными интегрированными коллекторами, главным отличием которых является способность не только нагревания жидкости, но и поддержания ее температуры определенное время.

Последний вариант является самым простым как по устройству, так и по сложности изготовления и представляет собой несколько теплоизолированных емкостей с водой, а нагрев жидкости происходит через стеклянные крышки баков.

Данный тип коллекторов можно считать и самым простым в обслуживании, так как для того, чтобы он работал, необходимо лишь периодически очищать крышку емкости, но использовать его в холодное время года невозможно.

Плоские воздушные коллекторы тоже довольно просты и имеют вид специальной панели в виде герметичной коробки с теплоприемником с подключенными воздуховодами, по которым движется и нагревается воздух.

Для повышения эффективности их работы требуется увеличение их площади, например, за счет использования нескольких панелей в одной системе, а также использование вентилятора.

Строение и принцип работы

Конструктивно теплообменник для бассейна представляет собой цилиндрический корпус с двумя контурами: в первом, представляющим собой непосредственную полость прибора, циркулирует жидкость из бассейна, а во втором расположено устройство, по которому перемещается теплоноситель – горячая вода. В роли устройства для нагрева жидкости выступает или трубка, или пластина. Сам по себе теплообменник не обеспечивает подогрев воды – с помощью внешних штуцеров второго контура он подключается к котлу системы отопления и выступает посредником в передаче тепла: сначала в прибор из бассейна поступает вода, затем она перемещается по корпусу, соприкасается с нагревающим устройством, берет от него тепло и далее уже нагретой до необходимой температуры возвращается обратно в чашу. Чем больше площадь контакта нагревающего элемента, тем быстрее тепло переходит от горячей воды к холодной.

Как устроен теплообменник для бассейна

Насколько выгодны солнечные коллекторы

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.