Сонце - найбільше джерело безпечної та безкоштовної енергії. І якщо раніше люди не могли використовувати її, то зараз існують технології, які допомагають забезпечити будинок теплом та гарячою водою лише за рахунок сонця. Використання колекторів – економічно вигідний і доступний спосіб зробити заміський будинок комфортнішим. Потрібно лише правильно вибрати геліоколектор (або зробити самостійно), а потім впровадити його в існуючу систему опалення.
Що таке сонячний водонагрівач
Колектор (водонагрівач) - це прилад, який збирає енергію сонячних променів і перетворює її на тепло. Сонце нагріває теплоносія, що знаходиться в колекторі, який далі використовується для влаштування гарячого водопостачання та опалення або вироблення електроенергії.
Прилади, пов'язані з енергією сонця, правильно називати геліоустановками або геліоколекторами (від імені давньогрецького бога сонця Геліоса).
Сучасні сонячні водонагрівачі можуть бути складними, але прилад для власних потреб виготовити самостійно будь-якому власнику приватного будинку. Головне - розібратися, для чого необхідний цей пристрій.
Три колектори повністю забезпечують потреби сім'ї в гарячій воді та опаленні
Сфера використання геліоустановок
У нашій країні словосполучення сонячний водонагрівач у багатьох все ще асоціюється з чорним баком на даху будки літнього душу, але в усьому світі ця технологія успішно використовується. Геліоколектори поширені в південних регіонах Європи. Мешканці приватних будинків в Італії, Іспанії та Греції згідно із законом зобов'язані користуватися сонячними водонагрівачами. Чи не відстає від заходу і Китай. Там сонячні водонагрівачі встановлюють на дахах висоток та забезпечують гарячою водою усі квартири. У 2000 році у світі налічувалося стільки геліоустановок, що зібрані разом вони зайняли б понад 71 млн. м 2. Майже 15 млн. м 2 з них були б європейськими.
Сонячні вакуумні колектори майже повністю займають дахи китайських новобудов
Застосовуються такі прилади для гарячого водопостачання побутових приміщень та промислових будівель, опалення приватних будинків, адміністративних будівель, цехів. Найбільш затребувані вони у харчовій та текстильній промисловості, оскільки саме у цій сфері є безліч виробничих процесів із використанням гарячої води.
У приватному секторі на кожну людину з Німеччини припадає 0,14 м2 площі сонячного колектора, з Австрії – 0,45 м2, з Кіпру – 0,8 м2, а з Росії – 0,0002 м2. Інтенсивність сонячного освітлення у Росії лише 0,5 кВт*ч/м 2 менше, ніж Півдні Німеччини.Це означає, що низька популярність сонячних колекторів у північних регіонах обумовлена не географічними причинами.
З великою системою колекторів можна підігрівати навіть воду для басейну
Види сонячних колекторів
Інженери розробили плоскі, трубчасті із вакуумом, концентратори з параболоциліндричними відбивачами, повітряні, сонячні вежі та інші види установок. Найбільш затребуваними для побутових цілей залишаються плоскі та вакуумні водонагрівачі.
Таблиця: порівняльна характеристика плоских та вакуумних колекторів
| Плоский колектор | Вакуумний колектор |
|---|---|
| Легко робиться своїми руками із підручних матеріалів. | Виготовляється у промислових умовах або збирається із заводських деталей. |
| Швидко окупається. | Окупається втричі довше за плоский. |
| Рідше перегрівається у спеку. | Не допускає повернення накопиченого тепла у довкілля. |
| Ефективно працює влітку або в країнах із спекотним кліматом. | Підходить для холодних регіонів, працює взимку при температурі до -30°С. |
| Має високу парусність, тому сильний порив вітру може зірвати його з даху. | Вітер вільно проходить між вакуумними трубками, тому ймовірність, що колектор не постраждає від бурі, вища. |
| Сам очищається від снігу, інею та льоду. | Продуктивність у 2-3 рази вища, ніж у плоского колектора (при рівних площах). |
Особливості плоских сонячних водонагрівачів
Пристрій є панель, всередині якої розташовані мідні трубки з темним покриттям. У них нагрівається вода, яка потім збирається в баку та застосовується для ГВП (гарячого водопостачання). Якщо робити колектор самостійно, то дорогі складники можна замінити на доступні матеріали:
- замість мідних трубок можна взяти сталеві, поліетиленові або радіатор від старого холодильника;
- дерев'яний каркас здатний стати заміною на металевий, хоч він і важить більше;
- хромований поглинач замінить звичайна чорна фарба;
- як захисна кришка непогано послужить лист скла або стільникового полікарбонату, а утеплювача - пінопласт.
Головне - забезпечити герметичність панелі, але для цього достатньо всі шви закласти будівельним силіконом. Основним недоліком таких приладів вважається те, що нагрітий теплоносій випромінює тепло повітря і трохи охолоджується до надходження в накопичувальний бак. Використання теплоізоляції та герметизація швів покликані боротися саме з цим ефектом.
Дорогі деталі промислового колектора можна замінити дешевшими аналогами, наприклад, використовувати замість мідних трубок сталеві, а каркас приладу зробити дерев'яним
Якщо воду з плоского колектора не забирати, у спекотний сонячний день вона здатна нагрітися до 190–210 о С, що може призвести до розриву трубок із теплоносієм або сполучних елементів. Тим, хто користується сонячним водонагрівачем час від часу, важливо встановити накопичувальний бак, здатний усунути надлишковий тиск у трубках. Ще один варіант - як поглинач тепла використовувати мінеральну олію, а не воду. Його температура кипіння вища, що знижує ризик пошкодження системи. У такому разі знадобиться теплообмінник, в якому масло передаватиме накопичене тепло воді без безпосереднього контакту.
Плоскі сонячні колектори дешевше та простіше у виготовленні, але придатні тільки для літньої експлуатації на дачі або як допоміжний водонагрівач. Використовуйте їх лише для ГВП.
Особливості вакуумних колекторів
Сонячні водонагрівачі цього виду складаються з окремих трубок, кожна з яких знаходиться в безповітряному середовищі. Така конструкція дозволила знизити тепловтрати на шляху від колектора до накопичувального бака та збільшити ефективність системи. Завдяки цьому вакуумні колектори відмінно працюють у період зміни сезонів (осінь, весна) та взимку.
У вакуумних сонячних водонагрівачах також використовуються мідні трубки, оскільки цей матеріал забезпечує хорошу теплопередачу та одночасно гігієнічність. Інші елементи аналогічні: скло (боросилікатне для кращого пропускання тепла), під ним чорний шар, що поглинає, трубка з теплоносієм і підкладка. Герметичність системи забезпечити простіше, оскільки шов лише один - з'єднання між трубкою та накопичувальним баком.
Холодна вода поступово нагрівається від почергового контакту із гарячими мідними трубками. Тепло з вакуумної геліоустановки приділяється тільки так, тому важливо забезпечити йому регулярний приплив холодної води, тобто використовувати гарячу протягом усього дня. Для збільшення стійкості системи як теплоносій у вакуумних сонячних колекторах використовується антифриз. Він добре переносить нагрівання до 300 про Зі не замерзає, як у похмурий день температура приладу знижується до -40 про З.
Для цілорічного ГВП та опалення заміського будинку необхідний вакуумний сонячний колектор. Він дорожчий, але ефективніший і надійніший за плоский.
Своїми руками створити повноцінний вакуумний сонячний колектор неможливо: виготовлення товстостінної трубки з боросилікатного скла немислимо в кустарних умовах. Тому більш надійним варіантом стане покупка заводських колб (пропонуються коаксіальні та пір'яні різновиди) та складання геліоводонагрівача на місці. Але оскільки навіть така робота вимагає незвичайних слюсарних навичок, краще купити готовий виріб з гарантією від виробника.
В яку систему інтегрувати сонячний водонагрівач
Щоб гаряча вода почала витікати з крана, важливо не лише вибрати колектор, але й створити для нього цілу систему із накопичувального бака, з'єднувальних труб, кранів та інших елементів.
Типи циркуляції
Необхідно визначити, чи зможете ви встановити накопичувальний бачок вище рівня колектора. Від цього залежить, який із двох типів циркуляції буде в системі.
- Природна циркуляція створюється через різницю в щільності холодної та гарячої води. Нагріта рідина прагне піднятися, як і зумовлює таке розташування накопичувального бака. Якщо дах має складну конструкцію, оберіть добре освітлене місце для розміщення колектора та поставте бак під ковзаном.
- Системи з примусової циркуляцій працюють завдяки насосу, що перекачує теплу воду підготовлений бак. При цьому з'являється можливість розмістити елементи системи далеко один від одного, наприклад поставити накопичувальний бак на горищі або в підвалі. Це краще для екстер'єру, що вимагає менше зусиль на теплоізоляцію самого бака. Але труби, що ведуть від колектора до резервуара, обов'язково забезпечують теплоізоляцію, інакше є ризик розгубити все тепло по дорозі. Примусова циркуляція вимагає використання електроенергії, тому якщо на дачі немає або часто зникає електрика, такий варіант не підійде.
Якщо ви вирішили використати в колекторі масляний теплоносій, передбачте насос для примусової циркуляції. Інакше через низький коефіцієнт розширення олії система просто не працюватиме.
Вибір типу контуру циркуляції
Поширені три типи систем:
- З розімкненим контуром. Це найпростіший варіант для постачання будинку гарячою водою. Його основна відмінність у тому, що теплоносієм у колекторі обов'язково є вода.Спочатку вона нагрівається у трубках, потім надходить у накопичувальний бак, а далі – безпосередньо в кран на кухні чи ванній кімнаті. Тобто вода не циркулює по колу, а в розімкнутому контурі щоразу нагрівається нова порція.
- Одноконтурна. Вона краща, коли за допомогою сонячного тепла передбачається опалювати будинок або зробити дешевшою експлуатацію електричного опалення. Її відмінність у тому, що нагріта сонцем вода надходить у опалювальні труби.Теплоносій рухається у системі по колу. Це замкнений цикл циркуляції. Оскільки сонячний колектор використовується взимку та в міжсезоння, вибирайте вакуумні моделі та включайте до системи додатковий обігрівач. Електричний або газовий котел допомагає довести теплоносій до потрібної температури в холодні та похмурі дні, а також уночі.
- Двоконтурна. Цей варіант передбачає передачу тепла від колектора до системи через особливий теплообмінник. Оскільки прямого контакту між теплоносієм та водою немає, у колекторі використовують олію або антифриз. Система оптимальна для заміських будинків, де люди проживають протягом усього року. У ній колектор використовують і для гарячого водопостачання, і для опалення одночасно.Як правило, в неї інтегрується також котел та/або бойлер для додаткового підігріву води, а колекторів використовується декілька (залежно від кількості кліматичних характеристик регіону, що проживають).
У двоконтурній системі циркуляції немає прямого контакту між теплоносієм сонячного водонагрівача та водою
Система циркуляції з розімкненим контуром ефективна для ГВП дачі, двоконтурна - для повного постачання (ГВП та опалення) заміського будинку.
Як зробити плоский сонячний колектор своїми руками
Для цього потрібен креслення. Також знадобиться розрахувати площу водонагрівача відповідно до потреб сім'ї. Цей параметр визначається за формулою: A=K*F*SF/(G*η)AW=1/(G*η)A=K*F*SF*AW, де:
- А – площа колекторів, м2;
- AW - наведена площа, яка здатна генерувати 1кВт * год за день, м2 * день / (кВт * год);
- Η – ККД одного колектора, %;
- G - повне випромінювання сонця протягом дня, властиве даної місцевості, кВт*час/(м2*день);
- К - коефіцієнт, що враховує величину кута нахилу колекторів та їхню орієнтацію щодо сторін світла;
- F - енергія, необхідна нагрівання води на добу, кВт*год/день;
- SF - частка енергії сонця у покритті потреби у теплі, %.
Для будівництва колектора знадобиться докладний креслення із зазначенням кількості та розміру деталей
Інструменти та матеріали для роботи
Для виготовлення плоского геліоколектора розміром 2,28х1,9х0,1 м з металопластиковими трубами та дерев'яним каркасом знадобиться:
- ножівка або лобзик для різання дерева та фанери;
- ножиці для металопластикових труб;
- шуруповерт;
- кисті та фарбопульти або балончик аерозольної фарби для чорніння змонтованих труб.
Послідовність дій:
- Зберіть короб для основи колектора з двох листів фанери розміром 1,52 х1, 52 м товщиною 1 см. Один з них розкриєте для створення бортиків на деталі: розміром 0,76 х0, 38 м - 4 шт. 1 шт.
- Пофарбуйте внутрішню поверхню одержаного короба чорною матовою фарбою, а зовнішню - білою або покрийте захисним лаком.
- Створіть раму для кріплення короба із бруса перетином 5х5 см, згідно з прикладеною схемою. Усього знадобиться 60 м бруса. Перед збиранням важливо обробити деталі антисептиком для дерева, щоб захистити матеріал від опадів та температурних перепадів. Кріпіть деталі між собою шурупами по дереву із застосуванням металевих куточків 5х5 см.
- Закріпіть короб на підготовленій підставці і подальше збирання проводите на цьому похилому стенді.
- Зробіть розмітку, де проходитимуть труби, та в потрібних місцях кріплення для них. Їх теж пофарбуйте в чорний, щоб не збільшувати втрати тепла.
- Наріжте металопластикові труби товщиною 0,5 дюйми на фрагменти необхідної довжини. Щоб не зробити помилку, використовуйте перший фрагмент як еталонний зразок.Повинно вийти 45 штук по 2,14 м-коду.
- Зберіть змійку із труб на стенді, використовуючи на поворотах фітинги для металопластикових труб. Усього необхідно по 44 кутових коліна типу «мама-мама» та «мама-тато» та 88 перехідників з металопластикової труби на штуцер. Для герметизації з'єднань використовуйте нитку ущільнювача.На початку та в кінці змійки закріпіть перехідники для підключення шлангів подачі та відведення води.
- Пофарбуйте конструкцію в чорний колір з фарбопульта або балончика.
Змійовик колектора фарбують чорною фарбою
- Підключіть змійовик до насоса та переконайтеся, що при перекачуванні води не виникає текти. Якщо якесь з'єднання недостатньо герметично, злийте воду і перезберіть його, а потім знову перевірте.
- Закрийте верх коробки прозорим склом або монолітним полікарбонатом. Якщо немає можливості використовувати цілісний аркуш, зробіть алюмінієву рамку у розмірі наявних фрагментів (краще не більше чотирьох) і надійно закріпіть панелі. Кожен стик ретельно обробіть прозорим силіконом, щоб водонагрівач був герметичним.
За описаною схемою збирають колектор потужністю 16-2 кВт.
Для здешевлення пристрою використовують гнучку трубу зі зшитого поліетилену. Вона спочатку чорна та монтується змійкою за допомогою всього двох фітингів. Але в цьому випадку вода стикається не з гігієнічним металом (як в описаному випадку), а з пластиком. Це небажано, якщо вода призначена для приготування їжі.
Відео: як зробити плоский сонячний водонагрівач з мідними трубками
Монтаж геліоколектора
Пристрій встановлюється на даху. Цей варіант підходить і для заміських будинків, і багатоповерхівок. Краще, якщо дах скатний та кут нахилу наближений до широти цього регіону.У такому випадку потрібно прикріпити на її південній стороні кронштейни до дошок через покрівельний матеріал. Колектор розміщуватиметься на 15–20 см вище за рівень даху паралельно скату. Це найбільш гармонійне рішення, особливо, якщо в будинку використовується кілька водонагрівачів. Іноді колектор утоплюють у дах, щоб захисний екран опинився на одному рівні з декоративним покриттям покрівлі. Але такий спосіб набагато витратніший і може послабити конструкцію даху.
Найкраще монтувати систему плоских колекторів на скатному даху
На плоских дахах колектори монтують на спеціальні конструкції, що утримують під заданим кутом. Підставки можна придбати готовими або зварити самостійно із куточків. До основи металоконструкція кріпиться великими анкерними болтами.
На плоскому даху колектори монтують на спеціальні конструкції.
На дачах сонячні колектори встановлюють поряд із будинком чи басейном на відкритій сонячній ділянці.У такому разі вибирають місце на вже створеному майданчику або обладнають надійну основу окремо. Для цього знадобиться прямокутний майданчик із утрамбованою насипною подушкою, гідроізоляцією та покриттям із тротуарної плитки, керамограніту, іншого міцного твердого та погодостійкого матеріалу. Згодом на ній монтується металева або дерев'яна підставка-мольберт, на яку і кріпиться геліоколектор.
Встановлення сонячного колектора на опори, що не мають загальної основи, вважається менш надійним варіантом, але допомагає заощадити місце
Обслуговування сонячного колектора
Як і будь-яке інше обладнання, пристрій потребує обслуговування. Найпоширеніші роботи:
Якщо колектор був куплений, при першій поломці варто викликати майстра, а в гарантійний період - звернутися до представника виробника. Саморобний сонячний водонагрівач доведеться ремонтувати самотужки, але знайти поломку і усунути її у виробі власного виготовлення набагато простіше, ніж у заводському. Досвід майстрів з ремонту колекторів підказує, що спочатку потрібно перевірити стан клапанів, датчиків, накопичувального бака та насоса, тому що вони менш надійні, ніж сама геліоустановка.
У системах ГВП з геліоколектором найчастіше виходять з ладу клапани та датчики
Відео: інструкція зі збирання сонячного колектора з алюмінієвих банок
Власники сонячних колекторів впевнені: варто якось оцінити можливості цього пристрою, і без нього вже просто неможливо обійтися. Тепер і ви можете забезпечити будинок або дачу дешевим та безпечним теплом.
Джерелом альтернативної енергії є геліоколектори, що прогрівають воду за рахунок сонячного світла. Це дороге обладнання, але дозволяє заощаджувати до 60% електроенергії не лише влітку, а й у зимовий період. Існують варіанти, як зробити сонячний водонагрівач своїми руками. Водонагрівальні геліосистеми використовують у побутових умовах для забезпечення будинку гарячою водою, опалення, підігріву води у басейні тощо.
Сонячні водонагрівачі для дому
Геліосистема нагрівання води складається з:
- Колектор. Є сукупністю труб невеликого діаметру. Проходячи ними, вода встигає прогрітися сонячним світлом.
- Електронасос, що створює тиск води у системі. Деякі моделі працюють за рахунок природних сил гравітації.
- Система трубопроводів
- Накопичувальний бак для прогрітої води. Доцільно встановлювати, коли велика ймовірність частої зміни погодних умов. Бак збереже гарячу воду на наступний (хмарний) день Передбачено не у всіх моделях. Крім того, всередині накопичувальної ємності може встановлюватись електроТЕН, щоб підігрівати воду до потрібної температури в похмурі дні. Навіть у цьому випадку спостерігається значна економія електрики.
Типи водонагрівальних систем:
1.По подачі води:
- активні – вода подається електронасосом;
- пасивні – подається природним шляхом.
2.Структура контуру (у активних модифікацій):
- з відкритим контуром, у якому безпосередньо циркулює рідина, що використовується для гарячого водопостачання;
- із закритим контуром (заповнюються антифризом, іншою рідиною, що дозволяє використовувати водонагрівач при мінусовій температурі. Циркулює всередині змійовика, прогріваючи рідину всередині накопичувального резервуара).
3.Спосіб прогрівання води:
- накопичувальні (вода прогрівається у ємності);
- проточні (тече за протяжною системою труб теплообмінника, прогріваючись сонячним теплом).
Накопичувальний водонагрівач
Відмінна риса – наявність накопичувальної ємності, де вода прогрівається теплообмінником, який може бути заповнений антифризом, оскільки ця речовина не замерзає за мінусової температури.
Речовина постійно циркулює по геліосистемі. Зовнішній контур споруджений досить протяжним, щоб рідина встигала прогрітися, проходячи через нього. Нагріта речовина надходить у другий контур, розташований усередині накопичувального бака, віддає тепло воді, потім охолоджене, повертається назад. За допомогою такої циркуляції постійно нагрівається вода для опалення, системи гарячого водопостачання.
Об'єм резервуара варіюється в залежності від потреб, вимог. Також всередині бака може розташовуватися додатковий електроТЕН, або другий контур, що прогріває (від електро-, газопостачання). Призначений для допоміжного підключення у випадках, коли сонячного світла недостатньо для опалення будинку, прогрівання води до потрібної температури.
Накопичувальна геліосистема своїми руками
За наявності необхідного обладнання матеріалів цілком під силу зробити накопичувальний нагрівач води самостійно. Як правило, такі пристрої широко використовуються на дачах у літній період для облаштування літнього душу. При належному доопрацюванні їх можна трансформувати до рівня повноцінної геліосистеми, що забезпечує будинок опаленням, гарячим водопостачанням.
Матеріали:
- ємність великого обсягу, або трохи менше. Головне, щоб загальний обсяг рідини був достатнім для забезпечення потреб;
- металопластиковий трубопровід;
- запірна арматура;
- металокаркас для монтажу системи
Виготовлення:
- У нижній частині ємності просвердлюється отвір строго по зовнішньому діаметру металопластикової (або будь-якої іншої) труби.
- Бак з'єднується із трубою, місце з'єднання надійно герметизується.
- Вгорі прорізається отвір для заповнення резервуару водою.
- Для контролю за наповненням можна встановити датчик або просту поплавцеву систему.
- Передбачити вихід для повітря, що витісняється водою під час нагрівання.
- Пофарбувати баки чорним для швидкого прогрівання води.
- Зробити металевий каркас для кріплення ємностей. Часто пристрій розміщують вище, наприклад, покрівлі будівлі.
- Підвести трубопровід безпосередньо до місця використання.
Цей пристрій можна використовувати для літнього душу, в спеку буде досить швидко прогрівати воду до комфортної температури.
Проточний нагрівач води
Є геліосистемою, всередині якої вода циркулює по відкритому контуру. Прогрівається сонячною енергією, поки проходить через теплообмінник. Усередині алюмінієвої рами розташовується мідний контур. Знизу він теплоізольований, зверху покритий світлопоглинаючим матеріалом. Покривається загартованим склом із великим світлопропускним показником.
Конструкція розміщується під нахилом 35-45⁰ для максимального поглинання світлової енергії. Взимку в наших широтах нахил рекомендується встановлювати в 60⁰.
Може оснащуватися баком, що акумулює, в якому накопичується гаряча вода. Це буде актуально при зміні погоди на більш хмарну погоду, коли закрито доступ до сонячного світла. Геліосистему проточного типу можна зробити самостійно.
Як зробити самостійно проточний геліоколектор
Розглянемо кілька варіантів самостійного виготовлення сонячного водонагрівача проточного типу.
Матеріали:
- гумовий садовий шланг;
- дерев'яний каркас;
- утеплювач;
- теплопоглинаючий матеріал;
- Скло.
Інструкція:
- Бухта шланга скручується по спіралі, закріплюється у такому положенні.
- Під потрібну кількість таких теплообмінників виготовляється дерев'яний каркас.
- Дно вистилається утеплювачем (пінопласт, мінвата).
- Зверху покривається темним матеріалом, він повинен бути матовим, тому що глянсовий або дзеркальний відбиватиме сонячні промені.
- На темну поверхню укладаються бухти шлангів, закріплюються. Їх також бажано забарвити у чорний колір.
- Всередині рами просвердлюються отвори діаметром шлангів для входів/виходів гарячої/холодної води.
- Зверху на дерев'яну основу укладається скло, закріплюється герметиком.
- Система підключається до водопроводу.
Також замість гумового шлангу може використовуватися контур із мідних труб, радіатор охолоджувальної техніки тощо. Принцип конструкції залишається незмінним.
Водонагрівач для басейну
Водонагріву геліосистему можна використовувати для обігріву води в басейні. Незважаючи на те, що він часто знаходиться просто неба, вода в ньому прогрівається до комфортної температури тільки в особливо спекотні дні. В решту часу прогріти басейн допоможе сонячний колектор, підключений до системи водопостачання басейну. Також цей варіант підходить для обігріву закритих плавальних споруд.
Геліоустановка може бути зібрана на виробництві або вручну. До того ж, її можна використовувати взимку в ясну погоду.
Схема збирання водонагрівача для басейну така сама, як і наведена вище. Відмінність – більші розміри. Для встановлення пристрою рекомендується підготувати спеціальний майданчик, викладений тротуарною плиткою або забетонований. Вона надасть більшої стійкості великої конструкції.
Готовий водонагрівач встановлюється на майданчик. Патрубок холодної води опускається на дно басейну з одного боку. Вихід для прогрітої води розміщується на протилежному боці. Електронасос підключається до системи примусової циркуляції рідини. Також можна встановити зворотний клапан, додаткові крани, патрубок для стравлювання пари.
Під час використання басейну геліоустановку слід відключати для забезпечення безпеки. Середня температура води становитиме 30⁰С, температура на виході з колектора – 75⁰С.
Переваги і недоліки
Переваги водонагрівальної геліосистеми своїми руками:
- Низька вартість.
- Можливість зібрати конструкцію самостійно.
- Використання безкоштовної сонячної енергії.
- Економія електроенергії у теплу пору року до 60%.
- Підігрів води, опалення будинку на території, де не підведено комунікації.
- За правильної організації можливе цілорічне використання.
Недоліки:
- Залежність погодних умов.
- Неможливість функціонувати у міжсезоння.
- У разі встановлення в місцевості зі змінним кліматом рекомендується додаткове джерело підігріву.
- Низька продуктивна потужність.
- Обладнання для установки.
- Для примусової циркуляції рідини у системі необхідний електронасос, що призводить до додаткових витрат.
Як джерело альтернативної енергії водонагрівальна геліосистема значно заощаджує витрати на електроенергію, газопостачання, купівлю рідкого, твердого палива тощо. Подібну установку можна зробити самостійно за необхідного набору матеріалів, інструментів. Це значно зменшить споживання інших енергоресурсів, за які доводиться платити.
Геліоустановка також ефективна в холодну пору року, якщо дотримуватись правил монтажу. У ясну погоду вона також накопичуватиме сонячне тепло, прогріваючи воду. Головне, якісно утеплити трубопровід, накопичувальну ємність.
Друзі! Ще цікаві матеріали:
Декілька причин купити газові водонагрівачі проточного типу
Різні сонячні колектори розробляються із застосуванням новітніх технологій та сучасних матеріалів. Завдяки таким пристроям відбувається перетворення сонячної енергії. Отримана енергія може нагрівати воду, опалювати приміщення, теплиці та оранжереї.
Апарати можна зміцнювати на стінах, дахах приватного будинку, теплиці. Для великих приміщень рекомендовано придбати фабричні пристрої. Наразі геліосистеми постійно вдосконалюються. Тому сонячні батареї сильно подають у ціні, привертаючи увагу споживачів. Вартість фабричних пристроїв майже рівноцінна фінансовим витратам, витраченим з їхньої виготовлення. Підвищення ціни відбувається лише через фінансову накрутку перекупників. Вартість колектора можна порівняти з грошовими витратами, які будуть потрібні на встановлення класичної системи опалення.
Апарати можна зробити своїми руками.
На сьогоднішній момент виготовлення таких пристроїв набирає все більшої популярності. Варто зауважити, що е ефективність саморобного апарату за своєю якістю сильно поступається фабричним пристроям. Але обігріти невелике приміщення, приватний будинок чи господарські будівлі агрегат, виконаний своїми руками, може легко та швидко.
Вступне відео про пристрій водонагрівача
Принцип роботи
На сьогоднішній момент розроблено різні види геліоколекторів.Але принцип водонагрівання ідентичний – всі пристрої працюють за однією розробленою схемою. У хорошу погоду промені сонця починають нагрівати теплоносій. Він проходить тонкими витонченими трубочками, потрапляючи в бак з рідиною. Теплоносій та трубочки розміщуються по всій внутрішній поверхні бака. Завдяки такому принципу відбувається нагрівання рідини в апараті. Потім нагріту воду можна використовувати на побутові потреби. Таким чином можна опалювати приміщення, використовувати нагріту рідину для душових кабін як гаряче водопостачання.
Температуру води можна контролювати розробленими датчиками. Якщо надто сильне охолодження рідини нижче заданого рівня, то автоматично включиться спеціальний резервний підігрів. Сонячний колектор можна підключити до електричного або газового казана.
Представлено схему роботи, яка підходить для всіх сонячних водонагрівачів. Такий пристрій відмінно підходить для опалення невеликого приватного будинку. На сьогоднішній момент розроблено кілька пристроїв: плоскі, вакуумні та повітряні пристрої. Принцип дії таких пристроїв дуже схожий. Відбувається нагрівання теплоносія від сонячного проміння з подальшою віддачею енергії. Але у роботі спостерігається дуже багато відмінностей.
Відео про різні види альтернативних джерел опалення
Плоский колектор
Нагрівання теплоносія у такому пристрої відбувається завдяки пластинчастому абсорберу. Він є плоскою пластиною теплоємного металу. Верхня поверхня пластини у темний відтінок спеціально розробленою фарбою. До нижньої частини пристрою приварена змієподібна трубка.
Подорожчання традиційних джерел енергії спонукає власників приватних будинків підшукувати альтернативні варіанти обігріву житла та нагріву води. Погодьтеся, фінансова складова питання відіграє не останню роль у виборі опалювальної системи.
Один із найперспективніших способів енергозабезпечення – перетворення сонячного випромінювання. Для цього задіяні геліосистеми. Розуміючи принцип їх влаштування та механізм роботи, зробити сонячний колектор для опалення своїми руками не складе особливих труднощів.
Ми розповімо вам про конструктивні особливості геліосистем, запропонуємо просту схему складання та опишемо матеріали, які можна задіяти. Етапи робіт супроводжуються наочними фотографіями, матеріал доповнений відеороликами про створення та введення в експлуатацію саморобного колектора.
Сучасні геліосистеми – один із отримання тепла. Вони застосовуються як допоміжне опалювальне обладнання, що переробляє сонячне випромінювання на корисну власникам будинку енергію.
Вони здатні повністю забезпечити гаряче водопостачання та опалення в холодну пору року лише у південних регіонах. І те, якщо займають досить велику площу та встановлені на відкритих, не затінених деревами майданчиках.
Незважаючи на велику кількість різновидів, принцип роботи у них однаковий. Будь-яка є контуром з послідовним розташуванням приладів, що постачають теплову енергію, і передають її споживачеві.
Основними робочими елементами є або сонячні колектори. Технологія на фотопластинах дещо складніша, ніж трубчастого колектора.
У цій статті ми розглянемо другий варіант – колекторну геліосистему.
Сонячні колектори поки що служать допоміжними постачальниками енергії. Повністю перемикати опалення будинку на геліосистему небезпечно через неможливість прогнозувати чітку кількість сонячних днів.
Колектори є системою трубок, з'єднаних послідовно з вихідною і вхідною магістраллю або викладених у вигляді змійовика. По трубках циркулює технічна вода, повітряний потік або суміш води з будь-якою незамерзаючою рідиною.
Циркуляцію стимулюють фізичні явища: випаровування, зміна тиску та щільності від переходу з одного агрегатного стану в інший та ін.
Збір та акумуляція сонячної енергії проводиться абсорберами. Це суцільна металева пластина із зачорненою зовнішньою поверхнею, або система окремих пластин, приєднаних до трубок.
Для виготовлення верхньої частини корпусу кришки використовуються матеріали з високою здатністю до пропускання світлового потоку. Це може бути оргскло, подібні полімерні матеріали, загартовані види традиційного скла.
Для того щоб унеможливити втрати енергії з тильного боку приладу в короб укладається теплоізоляція
Треба сказати, що полімерні матеріали досить погано переносять вплив ультрафіолетових променів. Усі види пластику мають досить високий коефіцієнт теплового розширення, що часто призводить до розгерметизації корпусу. Тому використання таких матеріалів для виготовлення корпусу колектора варто обмежити.
Вода як теплоносій може застосовуватися тільки в системах, призначених для постачання додаткового тепла в осінній/весняний період. Якщо планується цілорічне використання геліосистеми перед першим похолоданням, технічну воду змінюють на суміш її з антифризом.
Якщо сонячний колектор встановлюється для обігріву невеликої будови, що не має зв'язку з автономним опаленням котеджу або централізованими мережами, споруджується найпростіша одноконтурна система з нагрівальним приладом на початку її.
У ланцюжок не включають циркуляційні насоси та нагрівальні пристрої. Схема дуже проста, але працювати вона може лише сонячним літом.
При включенні колектора у двоконтурну технічну споруду все набагато складніше, але й діапазон придатних для застосування днів суттєво збільшено. Колектор обробляє лише один контур. Переважне навантаження покладається на основний опалювальний агрегат, який працює на електроенергії чи будь-якому виді палива.
Домашні фахівці винайшли більш дешевий варіант - спіральний теплообмінник з .
Цікаве бюджетне рішення – абсорбер геліосистеми із гнучкої полімерної труби. Вибір підручних засобів, з яких можна виготовити теплообмінник сонячного колектора, досить широкий. Це може бути теплообмінник старого холодильника, поліетиленові водопровідні труби, сталеві панельні радіатори та ін.
Важливим критерієм ефективності є теплопровідність матеріалу, з якого виготовлений теплообмінник.
Для самостійного виготовлення оптимальним варіантом є мідь. Вона має теплопровідність, яка становить 394 Вт/м². У алюмінію цей параметр варіюється від 202 до 236 Вт/м2.
Однак велика різниця в параметрах теплопровідності між мідними та поліпропіленовими трубами зовсім не означає, що теплообмінник з мідними трубами видаватиме в сотні разів більші обсяги гарячої води.
За рівних умов продуктивність теплообмінника з мідних труб буде на 20% ефективнішою, ніж продуктивність металопластикових варіантів. Отже, теплообмінники, виготовлені з полімерних труб, мають право на життя. До того ж такі варіанти коштуватимуть набагато дешевше.
Незалежно від матеріалу труб, всі з'єднання як зварні, так і різьбові повинні бути герметичні. Труби можна розташовувати як паралельно друг до друга, і у вигляді змійовика.
Схема за типом змійовика зменшує кількість сполук – це знижує ймовірність протікання та забезпечує більш рівномірний рух потоку теплоносія.
Верх коробки, в якому знаходиться теплообмінник, закривається склом. Як альтернативу можна використовувати сучасні матеріали, типу акрилового аналога або монолітного полікарбонату. Світлопрозорий матеріал може бути не гладким, а рифленим чи матовим.
Висновки та корисне відео на тему
Процес виготовлення елементарного сонячного колектора:
Як зібрати та ввести в експлуатацію геліосистему:
Звичайно, самостійно зроблений сонячний колектор не зможе конкурувати з промисловими моделями. Використовуючи підручні матеріали, досить складно досягти високого ККД, яким володіють промислові зразки. Але й фінансові витрати будуть набагато меншими порівняно з придбанням готових установок.
Рівень розвитку сучасних технологій та матеріалів настільки високий, що не використовувати енергію сонця – це нерозумно з фінансового боку та злочинно по відношенню до навколишнього середовища. На жаль, придбання промислових установок для отримання електроенергії та тепла ірраціонально через їх високу вартість. Проте вихід є: зробити продуктивний геліоколектор власноруч із матеріалів, які можна знайти у найближчому будівельному магазині.
Призначення геліоколектора, його переваги та недоліки
Сонячний водонагрівач (рідинний геліоколектор) - це пристрій, який за допомогою енергії Сонця нагріває теплоносій. Він застосовується для опалення приміщень, організації гарячого водопостачання, підігріву води у басейнах тощо.
Сонячний колектор забезпечить будинок гарячою водою та теплом
Передумовами для використання екологічного водонагрівача є той факт, що сонячне випромінювання падає на Землю цілий рік, хоч і відрізняється інтенсивністю взимку та влітку. Так, для середніх широт добова кількість енергії в холодну пору року досягає 1–3 кВт*год на 1 кв.м, тоді як у період з березня до жовтня ця величина варіюється від 4 до 8 кВт*год/м 2 . Якщо ж говорити про південні регіони, цифри можна сміливо збільшувати на 20–40%.
Як видно, ефективність роботи установки залежить від регіону, але навіть на півночі нашої країни геліоколектор забезпечить потребу в гарячій воді - головне, щоб на небі було менше хмар. Якщо ж говорити про середню смугу і південні області, то установка, що працює від Сонця, зможе замінити бойлер і перекрити потреби теплоносія опалювальної системи в зимовий час. Зрозуміло, йдеться про продуктивні водонагрівачі в кілька десятків квадратних метрів.
Економити кошти із сімейного бюджету допоможе сонячна батарея. Виготовити її самостійно допоможе наступний матеріал:
Таблиця: розподіл сонячної енергії регіонами
| Середня денна сума сонячної радіації, кВт * год / м 2 | |||||||||
| Мурманськ | Архангельськ | Санкт-Петербург | Москва | Новосибірськ | Улан-Уде | Хабаровськ | Ростов-на-Дону | Сочі | Знахідка |
| 2,19 | 2,29 | 2,60 | 2,72 | 2,91 | 3,47 | 3,69 | 3,45 | 4,00 | 3,99 |
| Середня денна сума сонячної радіації у грудні, кВт*год/м 2 | |||||||||
| 0 | 0,05 | 0,17 | 0,33 | 0,62 | 0,97 | 1,29 | 1,00 | 1,25 | 2,04 |
| Середня денна сума сонячної радіації у червні, кВт*год/м2 | |||||||||
| 5,14 | 5,51 | 5,78 | 5,56 | 5,48 | 5,72 | 5,94 | 5,76 | 6,75 | 5,12 |
Геліоколектори, побудовані в домашніх умовах, не йдуть ні в яке порівняння з пристроями заводського виготовлення, але й саморобна сонячна установка скоротить витрати на підігрів води в побутових цілях і заощадить електрику при підключенні до пральної та посудомийної машини.
Переваги сонячних водонагрівачів:
- відносно проста конструкція;
- висока надійність;
- ефективна експлуатація незалежно від пори року;
- тривалий термін служби;
- можливість економії газу та електроенергії;
- не потрібен дозвіл на встановлення обладнання;
- невелика маса;
- простота монтажу;
- повна автономність.
Щодо негативних моментів, то без них не обходиться жодна установка для отримання альтернативної енергії. У нашому випадку до мінусів належать:
- висока вартість заводського обладнання;
- залежність ККД геліоколектора від пори року та географічної широти;
- схильність до градобития;
- додаткові витрати на встановлення теплоакумулюючої ємності;
- залежність енергетичної ефективності пристрою від хмарності.
Розглядаючи плюси та мінуси сонячних водонагрівачів, не варто забувати і про екологічний бік питання - подібні установки безпечні для людини і не завдають шкоди нашій планеті.
Заводський геліоколектор нагадує конструктор, за допомогою якого можна швидко зібрати установку необхідної продуктивності
Види сонячних водонагрівачів: вибір конструкції для самостійного виготовлення
Залежно від температури, яку розвивають геліонагрівачі, розрізняють:
- низькотемпературні пристрої – розраховані на підігрів рідини до 50 °C;
- середньотемпературні геліоколектори - підвищують температуру води на виході до 80 °C;
- високотемпературні установки – нагрівають теплоносій до температури кипіння.
У домашніх умовах можна збудувати сонячний водонагрівач першого або другого типу. Для виготовлення колектора високих температур знадобиться промислове обладнання, нові технології та дорогі матеріали.
За конструкцією всі рідинні геліоколектори поділяються на три види:
- пласкі водонагрівачі;
- вакуумні термосифонні пристрої;
- геліоконцентратори.
Плоский сонячний колектор є невисоким теплоізольованим коробом. Усередині встановлена світлопоглинаюча пластина та трубчастий контур. Поглинаюча панель (абсорбер) має підвищену теплопровідність. За рахунок цього вдається досягти максимальної передачі енергії теплоносія, що циркулює по контуру водонагрівача. Простота та ефективність плоских установок відбито у численних конструкціях, розроблених народними умільцями.
Всередині плоского геліоколектора - світлопоглинаюча пластина і трубчастий контур
Принцип дії вакуумних сонячних водонагрівачів ґрунтується на ефекті термоса. В основі конструкції лежать десятки подвійних скляних колб. Зовнішня трубка виготовляється з удароміцного, загартованого скла, яке протистоїть граду та вітру. Внутрішня трубка має спеціальне напилення для збільшення світлопоглинаючої здатності. З місця між елементами колби відкачано повітря, що дозволяє уникнути теплових втрат. У центрі конструкції проходить мідний тепловий контур, заповнений легкокиплячим теплоносієм (фреоном) – він є нагрівачем вакуумного геліоколектора. У процесі технологічна рідина випаровується та передає теплову енергію робочої рідини головного контуру. У цій якості найчастіше використовується антифриз. Така конструкція забезпечує працездатність системи за температури до -50 °C. У домашніх умовах побудувати таку установку складно, тому саморобних конструкцій вакуумного типу налічуються одиниці.
В основі конструкції вакуумного геліоколектора - безліч подвійних скляних колб.
Геліоконцентратор в основі має сферичне дзеркало, здатне фокусувати сонячне випромінювання у крапку. Нагрівання рідини відбувається у спіральному металевому контурі, який розміщують у фокусі установки. Перевагою геліоконцентраторів є здатність розвивати високу температуру, але необхідність у системі стеження за Сонцем знижує їхню популярність у саморобників.
Побудувати продуктивний геліоконцентратор у домашніх умовах – завдання непросте
Для виготовлення в домашніх умовах найкраще підходять плоскі сонячні нагрівачі, побудовані з використанням теплоізоляційних матеріалів, скла з високою пропускною здатністю та мідних абсорберів.
Пристрій та принцип дії плоского геліоколектора
Саморобний сонячний водонагрівач складається із плоскої дерев'яної рами (короба) із глухою задньою стінкою. На дні розміщується головний елемент пристрою – абсорбер. Найчастіше він виготовляється із металевого листа, приєднаного до трубчастого колектора. Від контакту пластини абсорбера із трубами теплообмінника залежить ефективність передачі енергії, тому ці деталі приварюють або припаюють безперервним швом.
Сам рідинний контур є масивом з вертикально встановлених трубок. У верхній та нижній частині вони приєднуються до горизонтальних труб збільшеного діаметра, які призначаються для подачі та відбору теплоносія. Вхідний і вихідний отвір для рідини мають діагонально - за рахунок цього забезпечується повний від'єм тепла від елементів теплообмінника. Як теплоносій використовується антифриз для систем опалення або інші розчини, що незамерзають.
Абсорбер покривається світлопоглинаючою фарбою, зверху кладуть скло, а короб захищають шаром теплоізоляції. Для спрощення завдання площу скління ділять на частини, а щоб збільшити продуктивність, застосовують склопакети. Закрита конструкція створює в геліоколекторі ефект термоса і одночасно запобігає втратам тепла через вітер, дощ та інші зовнішні фактори.
Сонячний водонагрівач працює так:
- Нагріта в геліоколлекторі незамерзаюча рідина піднімається по трубках і через гілку відбору теплоносія потрапляє в ємність, що теплоакумулює.
- Переміщаючись теплообмінником, встановленим усередині бака-акумулятора, антифриз віддає тепло воді.
- Охолоджена робоча рідина надходить у нижню частину контуру сонячного водонагрівача.
- Нагріта в баку вода піднімається та відбирається для потреб гарячого водопостачання. Поповнення рідини в теплоакумулюючій ємності відбувається за рахунок водопроводу, підключеного до нижньої частини. Якщо геліоколектор працює як нагрівач системи опалення, то для кругообігу води в замкнутому вторинному контурі застосовують циркуляційний насос.
Постійне рух теплоносія та наявність теплового акумулятора дозволяє накопичити енергію за той час, поки світить сонце, і поступово витрачати її навіть тоді, коли світило ховається за горизонтом.
Схема підключення сонячного колектора до накопичувальної ємності не така складна
Варіанти саморобних сонячних установок
Особливістю сонячних водонагрівачів, збудованих своїми руками, є те, що практично всі пристрої мають однакову конструкцію теплоізольованого короба. Часто каркас збирається з пиломатеріалів і покривається мінеральною ватою і плівкою, що тепловідбиває. Що ж до абсорбера, то для його виробництва використовують металеві та пластикові труби, а також готові вузли від непотрібного побутового обладнання.
З садового шлангу
Складений равликом садовий шланг або водопровідна труба ПВХ має велику площу поверхні, що дозволяє використовувати подібний контур як водонагрівач для потреб літнього душу, кухні або підігріву басейну. Зрозуміло, для цього краще брати матеріали чорного кольору і обов'язково використовувати накопичувальну ємність, інакше в пік літньої спеки абсорбер буде перегріватися.
Плоский колектор із садового шланга - найпростіший спосіб підігрівати воду в басейні
З конденсатора старого холодильника
Зовнішній теплообмінник холодильника або морозильної камери, що відслужив свій термін, є готовим абсорбером геліоколектора. Все, що залишається зробити - дообладнати його листом теплопоглинаючим і встановити в корпус. Звичайно, продуктивність такої системи буде маленькою, але в теплу пору року водонагрівач із деталей холодильного обладнання перекриє потреби в гарячій воді невеликого заміського будинку чи дачі.
Теплообмінник старого холодильника є практично готовим абсорбером для невеликого геліонагрівача
З плоского радіатора системи опалення
Виготовлення геліоколектора зі сталевого радіатора не вимагатиме навіть монтажу абсорбуючої пластини. Достатньо покрити пристрій чорною жаростійкою фарбою та змонтувати його у герметичний кожух. Продуктивності однієї установки з лишком вистачить для системи гарячого водопостачання. Якщо зробити кілька водонагрівачів, то можна заощадити на опаленні будинку в холодну сонячну погоду. До речі, зібрана з радіаторів геліоустановка обігріє підсобні приміщення, гараж чи теплицю.
Сталевий радіатор системи опалення послужить основою для будівництва екологічного водонагрівача
З поліпропіленових або поліетиленових труб
Труби з металопластику, поліетилену та поліпропілену, а також фітинги та пристрої для їх монтажу дозволяють будувати контури геліосистем будь-якої площі та конфігурації. Такі установки мають хорошу продуктивність і використовуються для обігріву приміщень та отримання гарячої води на господарські потреби (кухня, ванна тощо).
Достоїнство геліоколектора з пластикових труб - невисока вартість та простота монтажу
З мідних трубок
Абсорбери, побудовані з мідних пластин і трубок, мають найвищу тепловіддачу, тому з успіхом застосовуються для підігріву теплоносія опалювальних систем і в гарячому водопостачанні. До недоліків колекторів з міді належать великі трудовитрати та вартість матеріалів.
Застосування мідних труб та пластин для виготовлення абсорбера гарантує високу продуктивність геліоустановки
Методика розрахунку геліоколектора
Розрахунок продуктивності сонячного геліоколектора ведуть виходячи з того, що на 1 кв.м установки в ясний день припадає від 800 до 1 тис. Вт теплової енергії. Втрати цього тепла на звороті та стінках споруди розраховуються за коефіцієнтом теплоізоляції використовуваного утеплювача. Якщо застосовувати пінополістирол, то для нього коефіцієнт тепловтрат дорівнює 0,05 Вт/м × °C. При товщині матеріалу в 10 см і різниці температур усередині та зовні конструкції 50 °C втрати теплової енергії становлять 0,05/0,1 × 50 = 25 Вт. З урахуванням бічних стінок і труб цю величину подвоюють. Таким чином, сумарна кількість енергії, що йде, складе 50 Вт з 1 кв.м поверхні сонячного нагрівача.
Для нагрівання 1 л води на один градус потрібно 1,16 Вт теплової енергії, тому для нашої моделі геліоколектора площею 1 кв.м і температурного перепаду 50 °C вдасться отримати умовний коефіцієнт продуктивності 800/1,16 = 689,65/кг × ° C. Ця величина показує, що встановлення площею 1 кв.м протягом години підігріє 20 літрів води на 35 °C.
Розрахунок необхідної продуктивності сонячного водонагрівача ведуть за формулою W = Q × V × δT, де Q - теплоємність води (1,16 Вт / кг × ° C); V – об'єм, л; δT - різниця температур на вході та виході з установки.
Статистика каже, що для однієї дорослої людини потрібно 50 л гарячої води на добу. У середньому для гарячого водопостачання достатньо підняти температуру води на 40 °C, що при розрахунку за цією формулою вимагає витрат енергії W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. Щоб дізнатися площу геліоколектора, це значення потрібно розділити на кількість сонячної енергії, що припадає на 1 кв.м поверхні на даній географічній широті.
Розрахунок необхідних параметрів геліоустановки
Виготовлення сонячного водонагрівача з мідним абсорбером
Пропонований до виготовлення геліоколектор у зимовий сонячний день розігріває воду до температури вище 90 °C, а в похмуру погоду - до 40 °С. Цього вистачить, щоби забезпечити будинок гарячою водою. Якщо ж ви хочете опалювати сонячною енергією житло, то знадобиться кілька таких установок.
Необхідні матеріали та інструмент
Для виготовлення водонагрівача знадобляться:
- листова мідь завтовшки щонайменше 0,2 мм розмірами 0,98×2 м;
- мідна трубка Ø10 мм завдовжки 20 м;
- мідна трубка Ø22 мм завдовжки 2,5 м;
- різьблення 3/4˝ - 2 шт;
- заглушка 3/4? - 2 шт;
- м'який припій SANHA або ПОС-40 - 0,5 кг;
- флюс;
- хімреактиви для чорніння абсорбера;
- плита OSB завтовшки 10 мм;
- куточки меблеві – 32 шт;
- базальтова вата завтовшки 50 мм;
- листовий тепловідбивний утеплювач товщиною 20 мм;
- рейка 20х30 – 10м;
- дверний або віконний ущільнювач – 6 м;
- віконне скло завтовшки 4 мм або склопакет 0,98 х2, 01 м;
- саморізи;
- фарби.
Крім цього, підготуйте такі інструменти:
- електричний дриль;
- набір свердел по металу;
- «коронка» або фреза для деревини Ø20 мм;
- труборіз;
- газова горілка;
- респіратор;
- малярська кисть;
- набір викруток або шуруповерт;
- електричний лобзик.
Для опресування контуру також знадобиться компресор та манометр, розрахований на тиск до 10 атмосфер.
Для паяння м'яким припоєм підійде простий газовий пальник
Інструкція з ходу робіт
- За допомогою труборізу мідну трубку нарізають на шматки. Вийдуть 2 частини Ø22 мм завдовжки 1,25 м і 10 елементів Ø10 мм завдовжки 2 м.
- У товстих трубах роблять відступ від краю 150 мм і виконують по 10 свердлінь Ø10 мм через кожні 100 мм.
- В отвори вставляють тонкі трубки так, щоб вони виступали всередину не більше ніж на 1-2 мм. В іншому випадку в радіаторі з'являтимуться зайві гідравлічні опори.
- Використовуючи газовий пальник, термофен та припій, всі частини радіатора з'єднують між собою.
Контур геліоколектора працює під тиском, тому особливу увагу приділяють герметичності з'єднань.
Для збирання радіатора можна використовувати спеціальні фітинги, але в такому разі значно збільшиться вартість геліосистеми. Крім того, розбірні з'єднання не гарантують герметичність конструкції при змінних термодинамічних навантаженнях.
- По діагоналях радіатора до труб 3/4˝ попарно припаюють заглушки та різьблення.
- Закривши вихідне різьблення заглушкою, на вхід зібраного колектора нагвинчують штуцер і приєднують компресор.
Компресор приєднують за допомогою штуцера
- Поміщають радіатор у ємність із водою і компресором нагнітають тиск 7-8 атм. По бульбашках, що піднімаються в місцях стиків, судять про герметичність паяних сполук.
Якщо відповідну ємність для перевірки колектора знайти не вдалося, можна зібрати її своїми руками. Для цього з підручних засобів (обрізки пиломатеріалів, цегла і т. д.) роблять короб або найпростіше загородження і застилають його поліетиленовою плівкою.
- Після перевірки герметичності радіатор сушать та знежирюють. Потім приступають до припаювання мідного листа. Паяти полотно абсорбера до труб слід суцільним швом по всій довжині кожного елемента мідного контуру.
Паяння полотна абсорбера виконується суцільним швом.
- Оскільки абсорбер геліоколектора виготовляється з міді, замість фарбування можна використовувати хімічне чорніння. Це дозволить отримати на поверхні справжнє селективне покриття на кшталт того, що отримують у заводських умовах. Для цього в ємність для перевірки герметичності наливають хімічний нагрітий розчин і укладають абсорбер лицьовою стороною вниз. Під час реакції підтримують температуру реактивів будь-яким доступним способом (наприклад, постійним прокачуванням розчину через ємність з кип'ятильником).
Чорнення міді - один із найбільш відповідальних етапів виготовлення абсорбера
Як рідина для хімічного чорніння можна використовувати розчин їдкого натру (60 г) і персульфату калію або надсірчанокислого амонію (16 г) у воді (1 л). Пам'ятайте, що ці речовини становлять небезпеку для людини, а сам процес окислення міді пов'язаний з виділенням шкідливих газів. Тому обов'язково застосування захисних засобів - респіратора, окулярів та гумових рукавичок, а самі роботи краще проводити на відкритому повітрі або в приміщенні, що добре вентилюється.
- З листа OSB вирізають деталі для складання корпусу геліоколектора - днище 1х2 м, бічні сторони 0,16х2 м, верхню 0,18х1 м і нижню 0,17х1 м панелі, а також 2 опорні перегородки 0,13х0,98 м.
- Рейку 20х30 мм нарізають на частини: 1,94 м – 4 шт. та 0,98 м - 2 шт.
- У бічних стінках роблять отвори Ø20 мм для вхідного та вихідного патрубків, а в нижній частині колектора виконують 3-4 свердління Ø8 мм для мікровентиляції.
Отвори необхідні мікровентиляції
- У перегородках роблять вирізи під трубки абсорбера.
- З рейок 20х30 мм збирають опорну раму.
- Скориставшись меблевими куточками та саморізами, раму обшивають панелями OSB. При цьому бічні стінки повинні спиратися на дно - це дозволить запобігти прогину корпусу. Нижню панель опускають на 10 мм від інших, щоб перекрити її склом. Це не дасть опадам потрапляти в середину рами.
- Встановлюють внутрішні перегородки.
При складанні корпусу обов'язково використовують будівельний косинець, інакше конструкція може вийти до особливої.
- Днище та боки корпусу утеплюють мінеральною ватою і вкривають рулонним тепловідбивним матеріалом.
Краще використовувати мінеральну вату з вологовідштовхувальним просоченням
- Абсорбер укладають на підготовлений простір. Для цього демонтують одну із бічних панелей, яку потім ставлять на місце.
Схема внутрішнього «пирога» геліоколектора
- На відстані 1 см від верхнього краю короба внутрішній периметр споруди обшивають дерев'яною рейкою 20х30 мм так, щоб стіни торкалися її широкої сторони.
- По периметру проклеюють гуму ущільнювача.
Для герметичності використовують звичайний віконний ущільнювач
- Укладають скло або склопакет, контур якого обклеюють віконним ущільнювачем.
- Притискають конструкцію алюмінієвим куточком, у якому попередньо свердлять отвори для шурупів. На цьому етапі збирання колектора вважають завершеним.
У зібраному вигляді тощина геліоколектора становить близько 17 см
Щоб запобігти попаданню вологи та витоку тепла, на всіх етапах стики та місця сполучення деталей обробляють силіконовим герметиком. Для захисту конструкції від опадів деревину покривають спеціальним складом та фарбують емаллю.
Особливості встановлення та експлуатації рідинних нагрівальних колекторів
Для розміщення геліоколектора вибирають просторе місце, яке не затінюється весь світловий день. Монтажний кронштейн або підрамник виготовляють із дерев'яних рейок або металу з таким розрахунком, щоб нахил водонагрівача регулювався від 45 до 60 градусів від вертикальної осі.
Схема підключення геліонагрівача в системі з примусовим рухом теплоносія
Накопичувальний бак зменшення теплових втрат розміщують якомога ближче до установки.Залежно та умовами організують природну чи примусову циркуляцію теплоносія. В останньому випадку використовують контролер з термодатчиком, врізаним у вихідний патрубок. Прокачування робочої рідини по контуру включатиметься, коли її температура досягне запрограмованого значення.
Сезонно-працюючу систему заправляють водою, тоді як цілорічне використання сонячного водонагрівача вимагає застосування рідини, що незамерзає. Ідеальний варіант – спеціальний антифриз для геліосистем, але для економії використовують і рідини, призначені для автомобільних радіаторів або побутових опалювальних систем.
Відео: сонячний водонагрівач своїми руками
Будівництво геліоколектора - не тільки цікаве та захоплююче заняття. Сонячний водонагрівач заощаджуватиме ваш сімейний бюджет і стане доказом того, що захищати навколишнє середовище можна не лише на словах, а й реальними справами.
Завдяки різнобічним захопленням пишу на різні теми, але найулюбленіші - техніка, технології та будівництво. Можливо тому, що знаю безліч нюансів у цих галузях не лише теоретично, внаслідок навчання в технічному університеті та аспірантурі, а й із практичного боку, бо намагаюся все робити своїми руками.
