Воздушный коллектор своими руками

Что представляет собой солнечный воздушный коллектор и его устройство?

При упоминании солнечного коллектора многие сразу думают об обычных жидкостных плоских устройствах. В них энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую, и передаётся теплоносителю. В роли последнего выступает антифриза или обычная вода. Их часто можно встретить на фасадах и крышах частных домов в южных регионах. Однако есть воздушный солнечный коллектор, о котором пойдёт речь сегодня. Эти устройства распространены значительно меньше, но они имеют неплохую эффективность и могут удачно использоваться для определённых целей. Кроме того, конструкция воздушных коллекторов проще, чем у жидкостных. А также они дешевле и безопаснее. Всё это способствует тому, что такие коллекторы многие изготавливают самостоятельно, хотя есть и много фабричных решений. От солнечных батарей коллекторы отличаются тем, что они сразу отдают полученную энергию на полезную работу (отопление), а не накапливают её. Сегодня мы поговорим об устройстве воздушных коллекторов и их разновидностях.

Как работает воздушный солнечный коллектор и его особенности?

Можно сказать, что воздушный солнечный коллектор является одной из самых простых конструкций, которые используются для преобразования энергии солнца. Практически все знают, что такое теплица. Солнечное излучение проникает через прозрачное покрытие (стекло, поликарбонат и т. п.) и удерживается в замкнутом пространстве. Для циркуляции воздуха в коллекторе может использоваться ещё одно физическое явление. Нагретый воздух легче холодного. Он поднимается наверх, что обеспечивает его движение в коллекторе. Но часто в них устанавливается принудительное вентилирование.

Схема работы воздушного солнечного коллектора

Схема работы воздушного солнечного коллектора

Проще говоря, в воздушный коллектор попадает холодных воздух, а выходит нагретый. Степень нагрева может существенно отличаться в разных типах устройств и в зависимости от климата, где используется коллектор. Наиболее простым вариантом является плоский абсорбер. В его конструкции присутствует поглощающая панель, трубки и вентилятор, если коллектор выполняется с принудительной вентиляцией. Конструкция устанавливается на стену помещения, которое будет обогреваться. Затем делает вход и выход патрубков в здание и подключение к системе вентиляции. Используя трубы можно провести обогрев по всем помещениям в доме. Но для этого потребуется мощный коллектор большой площади.

Поглощающая схема коллектора представлена абсорбером, теплоизоляцией, покрытием, пропускающим свет. Эти элементы размещаются в коробе. Для сохранения тепла боковые стенки и заднюю часть утепляют теплоизоляцией. На теплоизоляционный слой укладывается абсорбер, который часто выполняется из металла (алюминий, медь). Его красят чёрной матовой краской, которая позволяет собирать максимальное количество солнечного излучения. Определяющим свойством абсорбера является теплопроводность.

Заключительный этап – создание прозрачного защитного покрытия. В качестве покрытия используется стекло, прозрачный пластик, поликарбонат. Именно поликарбонат использую чаще всего те, кто делает воздушный коллектор своими руками. Он дешевле и не сильно уступает по эффективности стеклу. После этого остаётся только подключить входной и выходной патрубки, через который будет подводиться и выходить воздух.

Конструкция воздушного солнечного коллектора

Конструкция воздушного солнечного коллектора

Если нет принудительной вентиляции, то воздух может циркулировать под действием естественных процессов. Нагретый воздух идёт вверх, а холодный вниз. Однако такое исполнение встречается редко. Ведь при медленном движении воздуха происходят большие потери тепла. Поэтому в большинстве случаев в трубопровод системы врезается вентилятор, который увеличивает скорость циркуляции и уменьшает потери тепла. Конечно, появляются дополнительные затраты на электроэнергию для питания вентилятора.

Стоит сразу понять, что теплопроводность воздуха значительно ниже воды. То есть, по эффективности воздушный коллектор значительно уступает жидкостному. Все стыки и соединения должны быть тщательно изолированы, чтобы избежать потерь тепла. Лучше всегда размещать воздушный коллектор на стене здания. Если вы его установите отдельно, то потери на трубах будут существенно снижать эффективность установки.

При всех своих недочётах воздушный коллектор отлично подходит для того, чтобы подогревать воздух в помещении при разнице снаружи и внутри не более 15─17 градусов. Если требуется подогревать сильнее, то лучше использовать жидкостной аппарат. Чаще всего солнечные коллекторы с воздушным энергоносителем используются в различных установках для сушки овощей в сельском хозяйстве. Реже они применяются в системах рекуперации воздуха. И довольно часто их можно встретить в частном секторе для отопления дома. Воздушные модели не могут заменить жидкостные коллекторы, но при определённых условиях способны снизить расходы на «коммуналку».

Преимущества и недостатки воздушных коллекторов

Преимущества воздушных коллекторов:

  • Простота;
  • Дешевизна;
  • Эффективны при использовании в системах сушки.
  • низкий КПД;
  • низкая теплоёмкость воздуха (это приводит к увеличению габаритов таких установок);
  • для увеличения эффективности приходится интегрировать коллектор в обогреваемого помещения.

Варианты исполнения воздушных коллекторов

Технология в общем виде

Короб с абсорбером всегда устанавливается на южной стороне строения, на фасаде или на крыше. Габариты выбираются в зависимости от объёма отапливаемого помещения. В принципе, размер ограничен только габаритами самой стены помещения и финансовыми возможностями. Первым делом изготавливается каркас коллектора. Можно использовать брус или доски.

Если делаете из досок, то каркас всё равно придётся усилить брусом. Перекрытия из бруса нужно сделать по длине корпуса из расчёт 1 на 1─1,5 метра. Без этого не будет достигнута прочность конструкции. При использовании стекла или стеклопакета в качестве покрытия каркас нужно упрочнить обязательно. Иначе стекло долго не проживёт.

Корпус для воздушного солнечного коллектора

Корпус для воздушного солнечного коллектора

После изготовления корпус закрепляется на стене дома. Все щели, которые имеются между корпусом и стеной изолируются монтажной пеной. По боковым сторонам делаются входное и выходное отверстия для подачи и отвода воздуха. Патрубки от них должны сразу входить в дом, а отрезок снаружи нужно обмотать теплоизоляцией.

Что касается абсорбера, то можно встретить разные варианты. Некоторые из них будут описаны ниже. Лучше всего на эту роль подходит сетка из металла. Хорошую эффективность даёт использование перфорированных металлических листов. На роль металла лучше всего подходит алюминий, поскольку имеет высокую теплопроводность и умеренную стоимость. Нагрев будет зависеть и от площади сетки или пластины. Чем она больше, тем лучше будет нагреваться воздух. Но многие из нас имеют ограниченные финансовые возможности и такую роскошь, как алюминиевая сетка может позволить не каждый. Так, что в большинстве случаев используется простая металлическая сетка. Поверхность абсорбера покрывается чёрной матовой краской для увеличения селективных свойств.

На отверстия нужно сделать клапан, чтобы в холодное время года обратно в помещение не поступал холодный воздух. Для этой цели можно использовать кусок полиэтилена, который крепится на отверстии за верхнюю часть. Кроме того, необходимо на входе в коллектор установить мелкую сетку, выполняющую роль фильтра. Это защита от падания пыли и грязи. Если этого не сделать, стекло или поликарбонат быстро загрязнятся и пропускание солнечных лучей (значит, и КПД) значительно ухудшится. Периодически сетку нужно промывать, чтобы устранять пыль, и поддерживать пропускную способность на нормальном уровне.

Абсорбер воздушного солнечного коллектора

Абсорбер воздушного солнечного коллектора

Потом нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закалённое стекло, разные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакет или что-то другое. Главное, не забыть, что короб солнечного коллектора должен быть герметичным, и надёжно заделать все щели. Стеклопакет подойдёт лучше всего, но он стоит гораздо дороже, зато есть разные виды более доступного поликарбоната. По такой схеме можно сделать своими руками обогрев курятника или любого другого хозяйственного строения.

Потом устанавливается защитный слой на верхнюю часть солнечного коллектора. Если используется стекло, то оно должно быть закалённым. А также применяют прозрачный шифер, стеклопакеты, поликарбонат. Чтобы короб был герметичен, нужно все швы заделать герметиком. В результате можно изготовить просто воздушный коллектор для обогрева хозяйственных построек или помещения в доме.
Вернуться к содержанию

С использованием водосточных труб

Подобные солнечные коллекторы располагают на всю стену обогреваемого помещения. Осенью и весной такая установка позволяет существенно экономить на тепловом отоплении. Материалы подбираются с учётом габаритов. Каркас выполняется их досок, усиленных брусом, а задняя стенка из влагостойкой фанеры. Лучше взять толщиной не менее 10 мм. Абсорбер изготавливается из водосточных труб. Хорошо, если они будут прямоугольной формы. В качестве подложки берётся тонкий алюминиевый лист. Минеральная вата идёт на утепление задней стенки, а пенополистрол – на боковые стенки корпуса.

Воздушный коллектор из водосточных труб

Воздушный коллектор из водосточных труб

В целом порядок сборки коллектора из водосточных труб ничем особенно не отличается от стандартной технологии, описанной выше. Сначала изготавливается деревянный корпус в виде открытого ящика. Его глубина должна быть на 2─3 сантиметра выше диаметра труб. После изоляции задней и боковых поверхностей, на дно укладывается минеральная вата. Она накрывается алюминиевым листом и к нему монтажной лентой и саморезами прикрепляются трубы. Длина водосточных труб должна быть такой, чтобы от одного из торцов они заканчивались на расстоянии 20 сантиметров. Их края фиксируются перегородкой из дерева с вырезами под трубы. Входное и выходное отверстие располагаем с одной стороны, а с противоположной делаем перегородки, которые будут разграничивать воздушные потоки.

После монтажа все внутренности воздушного коллектора окрашиваем в чёрный цвет. После высыхания укладывается стекло или поликарбонат. По швам всё тщательно герметизируется. После этого солнечный коллектор устанавливается на южной стороне дома. Рекомендуется сделать надёжные опоры или даже прикрепить его к зданию. Далее к вентиляции дома подключаются патрубки и устанавливается вентилятор, выполняющий принудительную вентиляцию.

Воздушный коллектор на окно

Чтобы не возводить большие конструкции был придуман вариант с воздушным коллектором на окно. Он имеет небольшой вес и легко может быть снят. Нужно сказать, что такой коллектор достаточно эффективен и может неплохо прогреть помещение. Выполняется он из алюминия.

Для изготовления каркас используют алюминиевые рамки. На стеклопакет творение можно будет закрепить, как и москитную сетку.

Воздушный коллектор на окно

Воздушный коллектор на окно

Для изготовления задней стенки используется лист алюминия средней толщины. В этом случае он не будет мяться. В задней стенке просверливается пара рядов отверстий в нижней и верхней части. В нижние отверстия будет забираться холодный воздух, а из верхних будет выходить нагретый. Сильно нагреваться он, конечно, не будет. Но тёплый – это вполне реально. Алюминиевый лист можно закрепить, используя фольгированный скотч. Им можно прихватить лист посередине и по углам. Для укрепления задней стенки ещё можно установить профиль из алюминия.

В качестве абсорбер может быть использована фольга чёрного цвета, используемая в фотографии. Но найти её проблематично. И обычно проблема решается установкой алюминиевого листа, покрашенного в чёрный цвет. По габаритам этот лист соответствует задней стенке. Крепите его тем же фольгированным скотчем ставите верхнюю рамку. Сверху она фиксируется тем же скотчем по периметру.

На роль пропускающего солнечный свет покрытия годится плёнка. Можно взять ту, в которую оборачивают продукты. У коллектора корпус должен герметичен. После сборки солнечный коллектор устанавливается на окно, выходящее на южную сторону.

Солнечный воздушный коллектор из профнастила

Этот вид чем-то напоминает конструкцию из водосточных труб квадратного сечения, но он проще и сделать его можно быстрее. Под него изготавливается короб необходимого размера из досок и бруса. Дно выполняется из фанеры, на которую кладётся минеральная вата. Не забудьте в дне сделать отверстие для выхода воздуха. Далее укладывается профнастил и окрашивается в чёрный матовый цвет. Профнастил должен быть с высоким профилем. В листе проделывается перфорация, чтобы мог проходить воздух.

Воздушный коллектор из профнастила

Воздушный коллектор из профнастила

Сверху конструкция обшивается поликарбонатом и проводится тщательная изоляция. Естественно, в корпусе должно быть отверстие для всасывания холодного воздуха и выхода нагретого. У последнего нужно установить вентилятор. Солнечный воздушный коллектор подобного типа обеспечивает нагрев примерно на 20─25 градусов по сравнению с наружным воздухом. И этого вполне достаточно для поддержания микроклимата. При этом ещё постоянно идёт приток свежего воздуха.

Вот такие есть варианты солнечных воздушных коллекторов. Есть ещё масса вариаций. Например, из пивных банок. Все примеры в одной статье не охватить.
Вернуться к содержанию

Опрос

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Воздушный солнечный отопительный коллектор

Оглавление статьи: Воздушный солнечный отопительный коллектор

Среди разновидностей альтернативной энергетики воздушное солнечное отопление индивидуального жилья занимает особое место. Вам не потребуются сложные монтажные работы или разрешение региональной энергетической инспекции. Всё, что нужно — это как можно больше солнца и неиспользуемой площади кровли/стен. Остальное доступно для изготовления своими руками.

коллекторные блоки солнечного отопления

Общие принципы нагрева воздуха ультрафиолетовыми солнечными лучами

Солнечное отопление относится к возобновляемой энергетической системе, которая собирает энергию от солнца в форме тепла, а не использует её для производства электроэнергии, например, при помощи солнечных фотоэлектрических элементов.

Такие нагревательные системы используются для местного подогрева воды и воздуха. Технологии обогрева обеспечивают циркуляцию нагретого воздуха или жидкости в системе лучистого отопления через трубопроводы в стенах или полах, чтобы тепло могло естественным образом обогреть внутренние помещения.

схема работы солнечного отопительного коллектора

Известны два типа систем, использующих энергию ультрафиолетовых солнечных лучей:

  • Активные нагреватели. Здесь энергия Солнца используется для привода тепловых насосов, которые, в свою очередь, обеспечивают циркуляцию воды или иного теплоносителя. Такие нагреватели конструктивно более сложные, поскольку предполагают наличие механических подвижных узлов;
  • Пассивные нагреватели. Нагревая наружный воздух, который затем циркулирует в помещениях, эти системы обеспечивают обогрев комнат дома с использованием возобновляемых источников энергии. В пассивных солнечных отопительных системах механических частей нет.

внешний вид солнечных пластин (слева) и коллекторов (справа)

Пассивные нагреватели могут иметь два варианта исполнений — коллекторы и пластины. Пластины генерируют энергию при помощи фотополупроводниковых элементов, которая используется для привода насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя. Воздушный солнечный коллектор нагревает воздух в трубах, откуда он за счёт разницы в объёмах перемещается в теплообменник и бак. Далее нагретый воздух естественным или принудительным путём поступает в помещения.

Прочитайте о том как устроен обогрев бассейны, солнечные коллекторы, которые можно для этого использовать и как собрать всю конструкцию.

Как рассчитать тепловую эффективность солнечного воздушного коллектора

Очевидно, что блок из воздушных солнечных коллекторов компактнее солнечных панелей, и характеризуется меньшими потерями, которые возникают при конвертации одного вида энергии в другой.

Рентабельным данный вид «зелёной» энергетики становится тогда, когда отношение собираемой солнечной энергии к доступной в данной местности максимально.

Общее количество энергии выражается в кВт×ч / (м²×день). Считается, что в ясный солнечный день среднее количество прямой солнечной энергии, доступной на 1 м² площади в час, должно быть не менее 1 кВт. Но коллектор — это тонкая труба, изготовленная из металла с высокой теплопроводностью, поэтому тепловые потери в самом коллекторе минимальны. Следовательно, эффективность воздушного коллектора будет зависеть от:

  1. Активной площади коллектора (той, которая подвергается воздействию солнечных лучей).
  2. Количества коллекторных труб.
  3. Расположения коллекторов относительно главного направления лучей.
  4. Длины и сложности трассы транспортирования нагретого воздуха.

В случае самостоятельного обустройства воздушного коллекторного отопления измерить эффективность коллектора можно только при помощи высокотемпературного термометра. Далее (поскольку рискованно надеяться на самопроизвольное вытеснение разогретого воздуха с увеличенным объёмом в помещения) потребуется вентилятор. Поскольку система будет иметь разомкнутый контур, то собираемое коллектором в единицу тепло будет прямо пропорционально разнице температур и теплоёмкости воздуха времени. Умножив это значение на продолжительность работы коллектора и пренебрегая потерями излучения от скользящего действия лучей, получим суммарное значение плотности теплового потока. Сравнив его с номинальным (1 кВт), выясним эффективность работы коллектора.

Теперь всё, что нам нужно – это пиранометр для проверки интенсивности солнечного света. Наличие этого прибора избавит от трудоёмких измерений эффективности коллектора в различных погодных условиях. Наиболее удобны пиранометры типа ICB200-03, которые можно приобрести или арендовать.

общий вид пиранометра ICB200-03

Из чего состоит солнечный коллектор

Разработано и запатентовано ряд конструкций:

  1. Плоские.
  2. Трубчатые.
  3. Вакуумные трубки.
  4. Термосифоны.

Солнечный коллектор своими руками проще всего изготовить в плоском или трубчатом исполнении.

Рекомендуем к прочтению: что такое вакуумные солнечные коллекторы, принципы их работы и разновидности.

Как собрать установку? Один коллекторный блок (их количество уже примерно известно из расчётов, выполненных по вышеприведенной методике) состоит из следующих элементов:

  • Набора медных или алюминиевых трубчатых элементов;
  • Абсорбирующей пластины;
  • Герметичного термоизолированного корпуса;
  • Крышки, которую можно изготовить из прозрачного термостойкого полимера или закалённого стекла.

коллектор в сборе

Эффективность изоляции определяет КПД коллектора. Его можно повысить, если предусмотреть в схеме накопительный контур, который сможет обеспечивать тепло в пасмурные дни или для работы систем охлаждения.

Процесс изготовления и последующего монтажа солнечных коллекторов возможен не только для крыши, но и для южных стен здания. В этом случае корпуса снабжают перфорационными отверстиями, облегчающими поступление воздуха. Когда нагретый воздух поднимется к верхней части стены, он направится в вентиляционные каналы здания для последующего распределения.

Изготовление и монтаж

Ниже рассматривается бюджетный вариант получения солнечного нагревательного коллектора, с применением микровентилятора, пустых банок от пепси-колы, металлических корпусов отработанных осветительных приборов (лучше всего от люминесцентных ламп), закалённого стекла и чёрной краски. Потребуются также стеклорез, силиконовый герметик (с пистолетом), алюминиевая лента, термометр с температурным датчиком, ножницы по металлу, саморезы, электродрель, молоток, отвёртка и маркёр. Собирать и изготавливать узлы надо в защитных перчатках. Потребуется всего 7 этапов:

  1. Изготовление корпуса: коробку светильника разрезаем по предварительно установленному размеру и обматываем её алюминиевой лентой.
  2. Герметизация корпуса: скрепляем углы саморезами и тщательно герметизируем силиконом все щели, пазы и возможные трещины. Всю конструкцию окрашиваем в чёрный цвет.
  3. Размечаем маркёром и вырезаем предохранительные стёкла (можно вместо стекла использовать подходящий по прозрачности полимерный листовой материал).
  4. Обрезаем и устанавливаем банки в корпус, соединяем между собой и герметизируем. Торцы труб выводим за герметизированный корпус, согласовав при этом способ подключения входных отверстий микровентилятора. Окрашиваем банки чёрной краской.
  5. С противоположной стороны корпуса получаем вентиляционные отверстия. Предусматриваем возможность сделать дополнительные отверстия, если тестировании коллектора покажет недоработку. Расположение отверстий должно учитывать габаритные размеры вентилятора.
  6. Герметизируем щели между защитным стеклом и корпусом.
  7. Присоединяем микровентилятор к задним отверстиям корпуса. Перед этим необходимо убедиться в том, что подключение вентилятора правильное, и он будет работать на всасывание.
  8. Проверяем эффективность собранного коллектора. Для этого располагаем незакреплённый блок на выбранном участке стены или на крыше, включаем (через некоторое время) вентилятор и, используя термометр, выясняем температуру нагреваемого солнцем воздуха.

тонкие алюминиевые банки в корпусе

отверстие для крепления микровентилятора

Испытания проводят на протяжении всего светового дня, через равные промежутки времени (летом, например, от 9.00 до 17.00, через каждый час). Если регистрируемые датчиком температуры воздуха составляют от 45 °С до 70 °С, то коллектор изготовлен верно, в противном случае количество блоков следует увеличить. Готовую конструкцию устанавливают вблизи вентиляционных отверстий дома.

Заключение

Изготовление отопительных солнечных коллекторов возможно и доступно в домашних условиях. При использовании подобной установки в тёплое время года можно добиться снижения расхода электроэнергии и сэкономить на установке газовых водонагревателей.

Солнечный коллектор своими руками – дешевое тепло для обогрева дома!

Минеральная вата Труба Стекло листовое Пенополистирол (пенопласт) Доска Герметик Брус Хомуты Сверла Саморезы Молоток Показать все

Если вы являетесь сторонником альтернативных методик получения недорогой тепловой энергии, попробуйте сделать элементарный солнечный коллектор своими руками. Его устройство сравнительно простое, а эффективность достаточно высока.

Разновидности солнечных коллекторов – какими они бывают?

Под коллекторами понимают устройства, которые способны поглощать солнечную энергию, модифицировать ее в тепло, а затем отправлять на теплоноситель. Стандартный солнечный коллектор выполняется в виде пластмассового либо металлического корпуса, в который устанавливают пластины черного цвета из металла. Эти пластинки могут нагреваться до какой-либо определенной температуры.

В зависимости от ее величины, коллекторы делят на высоко-, средне- и низкотемпературные. Высокотемпературные устройства изготовить в домашних условиях нереально. Они создаются по сложным технологиям для эксплуатации на промышленных крупных объектах. Среднетемпературные конструкции, аккумулирующие достаточное количество солнечной энергии, можно применять для отопления жилых домов, а низкотемпературные – для подогрева воды. Эти два типа коллекторов вполне возможно сделать самому.

Интересующие нас устройства подразделяют на следующие виды:

  • плоские;
  • накопительные;
  • воздушные;
  • жидкостные.

Солнечный коллектор на крыше

Солнечный коллектор на крыше

Плоский коллектор – это конструкция в виде ящика из металла с пластиной для поглощения света от Солнца. Она накрыта крышкой из стекла с небольшим содержанием железа, за счет чего на тепловоспринимающую пластинку попадает практически весь солнечный свет. Конструкция обязательно термоизолируется. Коэффициент полезного действия такого коллектора объективно мал – около 10 %. Увеличить его можно посредством нанесения специального полупроводника с аморфными характеристиками на пластину. Такие устройства годятся для нагрева воды в быту.

Более эффективным считается термосифонный (накопительный) коллектор. Его используют для нагрева воды и поддержания температуры на заданном уровне в помещении в течение некоторого времени. Конструктивно он выполняется в виде 1–3 баков, устанавливаемых в ящик с теплоизоляцией. Как и плоское устройство, его накрывают крышкой из стекла. В холодную пору применять такой коллектор затруднительно. А вот летом, когда свет от Солнца очень сильный, его можно эксплуатировать в домашних условиях.

Жидкостные солнечные конструкции используют в качестве теплоносителя воду. Они изготавливаются с разомкнутым либо замкнутым принципом теплообмена, могут быть без стекол и остекленными. Эксплуатация подобных устройств сопряжена с неудобствами – они часто подтекают и вполне могут замерзнуть в зимние месяцы. Этих проблем лишены воздушные коллекторы, которые чаще всего применяются для сушки фруктов, овощей и относительно небольших объемов другой сельскохозяйственной продукции. Воздушный аппарат конструктивно прост, его легко обслуживать, поэтому он пользуется заслуженной популярностью.

Как работает коллектор – все просто

Любая из рассматриваемых в статье конструкций для преобразования солнечной энергии в тепловую имеет два основных компонента – теплообменное и светоулавливающее аккумуляторное устройство. Второе служит для улавливания солнечных лучей, первое – для их модификации в тепло.

Самый прогрессивный коллектор – вакуумный. В нем аккумуляторы-трубы вставляются друг в друга, а между ними формируется безвоздушное пространство. По сути, мы имеем дело с классическим термосом. Вакуумный коллектор за счет своей конструкции обеспечивает идеальную теплоизоляцию устройства. Трубы в нем, кстати, имеют цилиндрическую форму. Поэтому лучи Солнца попадают на них перпендикулярно, что гарантирует получение коллектором большого количества энергии.

Прогрессивные вакуумные устройства

Прогрессивные вакуумные устройства

Существуют и более простые устройства – трубные и плоские. Вакуумный коллектор превосходит их по всем показателям. Единственная его проблема – относительно высокая сложность изготовления. Собрать такой прибор дома можно, но потребуется приложить немало усилий.

Теплоносителем в солнечных коллекторах для отопления, о которых идет речь, выступает вода, которая стоит мало, в отличие от любых современных видов топлива, и не выделяет в окружающую среду углекислого газа. Устройство для улавливания и преобразования лучей Солнца, которое можно сделать самому, с геометрическими параметрами 2х2 квадратных метра, способно в течение 7–9 месяцев обеспечивать вас ежедневно примерно 100 литрами теплой воды. А конструкции больших размеров вполне можно эксплуатировать и для отопления дома.

Если вы хотите сделать коллектор для круглогодичного использования, нужно будет установить на него добавочные теплообменники, два контура с веществом-антифризом и увеличить его поверхность. Подобные устройства обеспечат вас теплом и в солнечную, и в пасмурную погоду.

Установка Станилова – как изготовить самостоятельно?

В Европе востребованными являются установки для отопления дома, производимые по чертежам Станислава Станилова – известного изобретателя и инженера из Болгарии. Собрать такой солнечный коллектор своими руками можете и вы, руководствуясь далее приведенной схемой выполнения работ:

  1. Берем деревянные доски сечением 12х2,5 (3) см, сколачиваем из них короб, усиливая дополнительно его днище брусками 5х3 см.
  2. Укладываем на дно получившегося ящика теплоизолирующий материал – минвату, пенополистирольные либо пенопластовые плиты, а сверху – лист жести или обыкновенного железа.
  3. Из стальных труб нужно будет сделать радиатор трубчатого типа (сварить между собой несколько трубных изделий) и установить его в короб.
  4. Тщательно фиксируем радиатор стальными трубными хомутами, замазываем щели и зазоры в ящике, герметизируем его.
  5. Внешние элементы конструкции окрашиваем в белый либо серебристый цвет (тем самым значительно уменьшаем тепловые потери), радиатор и дно короба – в черный цвет.

После этого нужно будет сделать тепловой накопитель и специальную аванкамеру. Функцию первого может выполнять любая герметичная емкость объемом 150–400 литров. Допускается брать несколько баков и соединять их между собой. Аванкамеру несложно сделать из сосуда (обязательно герметичного) объемом 40 и более литров. В нее следует поместить обычный шар-кран, используемый в сливном бачке унитаза. Он необходим для формирования небольшого, но постоянного давления в камере.

Сборка изделия своими руками

Сборка изделия своими руками

Накопитель самодельного устройства для отопления дома теплоизолируют и ставят в заранее подготовленный короб из фанеры. Расстояние между его стенками и накопительным баком заполняют пенопластом, минеральной ватой. Некоторые умельцы используют для изоляции и обычные древесные опилки, чтобы снизить стоимость конструкции. Теперь можно приступать к сборке и установке коллектора. Сначала монтируете аванкамеру и накопитель в одну конструкцию. В накопителе уровень воды должен быть по отношению к уровню в аванкамере ниже на 0,8–0,9 метров.

Затем подсоединяете к составляющим коллектора трубы: подпитки накопителя, подачи воды (горячей) к смесителям, подачи воды (холодной) к аванкамере и к смесителям, ввода холодной воды и две дренажные – для аванкамеры и для накопителя. На участки с малым напором воды рекомендуется ставить трубные изделия сечением 1 дюйм, с высоким напором – 1/2 дюйма. Для подсоединения труб используются сгоны, тройники, переходники, фитинги. Здесь нужно смотреть по ситуации, какие элементы приобретать, монтируя коллектор для отопления частного дома.

Собранную конструкцию ставят на кровле южной стороны постройки. По отношению к горизонту угол ее наклона должен составлять примерно 45°.

Как собрать воздушный коллектор для дома из водосточных труб?

Еще проще и дешевле изготовить устройство, которое вместо воды использует воздух в качестве теплоносителя. Воздушный коллектор для нагрева воды и отопления дома делают так:

  1. Собирают каркас из 3–4-сантиметровых досок. На заднюю его стенку дополнительно крепят лист фанеры (около 1 см толщиной) с высокими влагостойкими свойствами.
  2. Боковые поверхности собранного ящика изолируем пенополистиролом, а заднюю стенку утепляем минеральной ватой.
  3. Абсорбер, которым будет располагать наш воздушный коллектор, делают из тонкого алюминиевого листа, алюминиевых водосточных труб и хомутов для крепления этих элементов в одну систему. Лист укладывается в корпус, к нему прикрепляют трубы. Последние добавочно фиксируются перегородкой из древесины.
  4. Делаем с одной стороны корпуса вход и выход для труб.
  5. Окрашиваем в черный цвет наш воздушный коллектор.

На лицевую часть конструкции крепим лист сотового поликарбоната. Теперь можно устанавливать сделанный воздушный коллектор. Выполняется эта процедура на устойчивые опоры (устройство получится достаточно тяжелым) с южной стороны строения. Затем нужно просто подключить воздушный коллектор к вентиляционной системе здания.

Наглядно вся процедура доступна на видео. Пользуйтесь на здоровье альтернативной – практически бесплатной солнечной энергией!

Самодельные солнечные коллекторы

Использование солнечной энергии для отопления дома хорошо всем, кроме того, что стоят эти системы очень уж недешево. Но многие системы при наличии хотя бы относительно «прямых» рук, желания, времени и некоторого количества денег, достаточно просто реализуются самостоятельно. Рассмотрим несколько вариантов тепловых коллекторов, сделанных умельцами своими руками.

Воздушный солнечный коллектор, сделанный своими руками

Воздушные коллекторы любой конструкции использовать как основное отопление не удастся: слишком низкая эффективность. А все потому, что теплоемкость воздуха во много раз меньше, чем воды. Но в качестве дополнительного источника тепла для снижения расходов за отопление — это вполне возможно.

Этот воздушный коллектор занимает всю южную стену. Благо, выходит она на задний двор и ничем не затенена. Скажем сразу: получилось неплохо по эффективности. При дневной температуре +2 o C на выходе воздух был +65 o C.

Итак, очищаем, ровняем, на всю поверхность стены прикрепляем черную плотную пленку (от 100 до 200 мк). Для лучшего эффекта можно под пленку теплоизоляцию набить, так будет нагрев еще более значительным. Но без изоляции стена будет служить теплоаккумулятором, так что можно и так.

Как сделать воздушный коллектор для отопления

Как сделать воздушный коллектор для отопления (для увеличения размера кликните по фото)

Вверху справа и слева делаем два отверстия, через которые будет происходить обмен воздуха. По контуру каждого из них набиваем бруски. Бруски (20*40 мм) крепим и по периметру стены, и на расстоянии примерно 80 см снизу и сверху поперек стены. По опыту эксплуатации можно уже сказать, что лучше поперечные промежуточные бруски не делать сплошными, а оставлять зазоры в 15-20 см. Получится своеобразный лабиринт. К нижним и верхним брускам крепим заглушки для выбранного профиля профнастила.

Теперь на собранную раму устанавливаем гофрированные листы, окрашенные в черный цвет. Цвет может стать проблемой — нет у нас в продаже такого. Но выйти из положения можно, покрасив поверхность черной термостойкой краской.

Для крепления листов профнастила и одновременно, для устройства лабиринта нужно в местах стыка листов прибивать вертикальные планки. Только они не должны доходить до поперечных перекладин. Так будет воздух свободнее двигаться и эффективность его нагрева повысится.

Это уже почти финал

Это уже почти финал

Закрепив листы профнастила, все стыки хорошо нужно загерметизировать. С боков заложить кусками пенополистирола, плотно забить щели чем-то, все это замазать герметиком. Тоже проделать внизу и вверху. С местами стыка листов все чуть проще: заполняем герметиком. Черный герметик, больше подходит по цвету, но это жаростойкий, дорогой. А те, что дешевле — красного цвета. Наверное, можно все залить силиконом, но в данном случае использован черный.

Теперь поверх профнастила набиваем каркас для стекла. Чем больше будет лист стекла, тем большую его толщину нужно брать. Это не очень хорошо с финансовой точки зрения. К тому же светопропускание у толстого стекла меньше. Потому решетку собираем под не очень большие фрагменты стекол. Слишком маленькие куски — это тоже нехорошо: много стыков. Много стыков — значит, через них может утекать тепло, и к тому же швы отнимают полезную площадь, через которую попадает в наш воздушный коллектор солнце. Чтобы бруски не портили картину, и также служили общему делу собирания тепла, их красим в черный цвет.

На готовую и высохшую решетку крепим стекла (можно использовать прозрачный пластик, но нужно смотреть чтобы он хорошо пропускал свет). Нормальная толщина стекла 3-5 мм. Все стыки заделываем силиконовым герметиком. Герметик распределить ровно не получилось, потому все заклеено еще и черным скотчем. Хотя, наверное, зря. Зато получилось красиво. Осталось только собрать воздуховод. Сложного тут ничего нет: приделываете гофро-рукав или собираете конструкцию из жести, к ней крепите вентилятор. В этом варианте был использован канальный, а крепить его пришлось при помощи кусков от старой велосипедной камеры. Вот и все, воздушный коллектор для отопления своими руками собран.

Плоский солнечный коллектор из шланга

Каждый, наверное, замечал, что в оставленном на солнце шланге вода сильно нагревается. И это можно использовать для нагрева горячей воды. Летом таким образом можно нагревать воду в бассейне или для дома. Зимой, к сожалению, ничего не выйдет, но идея проста до неприличия.

Некоторые умудряются греть воду в черной трубе, скрученной змейкой

Некоторые умудряются греть воду в черной трубе, скрученной змейкой делать (кликните по картинке чтобы увеличить ее размер)

Просто сворачиваете черный (обязательно) шланг в плоскую бухту, закрепляете его каким-то образом и устанавливаете на крыше. Некоторые умельцы умудряются разложить его просто на черепице, другие делают небольшие кассеты из тонкого листового металла или фанеры. Красят кассеты в черный цвет, а на них уже закрепляют шланг. Крепить можно любым доступным методом. Хоть одиночными фиксаторами, хоть ленточными, можно использовать металлическую ленту и саморезы. Крепеж любой, но надежный — система работает с насосом, так что давление будет серьезное.

Способы крепления труб для тех, кому такая идея понравилась

Способы крепления труб для тех, кому такая идея понравилась (кликните по картинке чтобы увеличить ее размер)

Несколько этих кассет размещаете на крыше. Концы заводите на две гребенки: подающую, где будет течь холодная вода и отводящую, где собираться будет уже нагретая. На подающем трубопроводе установлен циркуляционный насос. С системой, кажется, все понятно. Вот только учтите, что воды в каждой такой кассете будет прилично: не перегрузите кровлю.

Вот еще один вариант в видео- формате самодельного солнечного коллектора. Для отопления дома зимой его нужно будет усовершенствовать, но для весеннего или осеннего варианта этот неплохо работает.

Тепловой коллектор своими руками

Идей и разных модификаций самодельных солнечных коллекторов немало. Это еще одна из них. Чуть измененная версия представленного выше варианта. Тут на обширном листе толстой фанеры закреплены трубки. Фанера предварительно окрашена в черный цвет. Трубы негибкие, потому использованы фитинги, схема укладки — змейка. Времени на сборку пошло немало. Все дело в правильном подключении. Для использования с естественной циркуляцией контур слишком длинный, потому обязательна установка циркуляционного насоса.

Этот плоский коллектор требует терпения: соединение труб на фитингах

Этот плоский коллектор требует терпения: соединение труб на фитингах

Итоги

Все эти самодельные солнечные коллекторы легки в изготовлении и не требуют больших затрат. Но все конструкции идеальны, но это — рабочие модели. В каждом из них вы можете изменить то, что вам кажется неправильным, и потом с полным правом говорить, что эту модель солнечного коллектора вы не только сделали своими руками, но и сами ее усовершенствовали.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Экология потребления.Усадьба:Солнечный воздушный коллектор, о строительстве которого пойдет речь, является нечто средним между воздушным коллектором с лабиринтом и коллектором из водосточных труб. Основным материалом для изготовления солнечного воздушного коллектора является гофрированный алюминиевый воздуховод.

С приходом холодов, каждый задумывается об обогреве своего жилья, подсобных помещений, теплиц и т.д., однако с каждым годом цены на энергоносители постоянно растут, и наибольшая статья расходов в холодное время года как раз приходится на отопление. Однако эту статью расходов можно уменьшить, если в качестве дополнительного отопления использовать бесплатную энергию солнца, при помощи нехитрого устройства – солнечного воздушного коллектора, который можно изготовить своими руками.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Солнечный воздушный коллектор, о строительстве которого пойдет речь, является нечто средним между воздушным коллектором с лабиринтом и коллектором из водосточных труб .

Основным материалом для изготовления солнечного воздушного коллектора является гофрированный алюминиевый воздуховод преимущество, которого заключается в том, что гофра имеет:

– большую площадь наружной поверхности на единицу длины в отличие от гладкой трубы,

– за счет неровности поверхности, внутри трубы создается турбулентное движение воздуха, который в свою очередь лучше прогревается.

В данном солнечном воздушном коллекторе использовался алюминиевый гофрированный воздуховод диаметром 80мм. и длиной 10 метров. Вся эта труба поместилась в коробе размером 90х90см.

В качестве утеплителя для задней и боковых стенок, был выбран фольгированный пенополистирол толщиной 25мм. В принципе из этого материала и был изготовлен первоначальный короб.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Чтобы работать с гофрой было удобно, изгибы гофры необходимо фиксировать проволокой к боковой стенке.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Когда гофра уложена полностью, можно приступить к покраске воздуховода. Для этих целей будем использовать термостойкую черную краску в баллончиках, которую можно приобрести на авторынке (для покраски глушителей).

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Боковые стенки воздушного коллектора, будут служить отражателями (поскольку на них нанесена алюминиевая фольга), поэтому их окрашивать не стоит и при покраске необходимо облепить газетами.

Поскольку пенополистирол, не особо прочен, для его защиты необходимо будет собрать более прочный корпус из дерева и фанеры, и всю конструкцию накрыть стеклом.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Для принудительной вентиляции был использован канальный вентилятор, но вполне можно использовать и кулер от компьютера. Вентилятор был выбран на 12В из тех соображений, чтобы его можно было подключить к солнечной батареи.

Чтобы высокая температура, негативным образом не воздействовала на вентилятор, его необходимо устанавливать на вход воздушного коллектора.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

Испытания данного солнечного воздушного коллектора производились при окружающей температуре 17° С, и уже через полчаса, температура достигла своего максимума 39,5° С. Это конечно маловато, но чего можно требовать от коллектора площадью 0.81 м.кв.

Такая площадь для отопления в зимний период будет маловата, поэтому если вы желаете, получить теплый воздух достаточный для обогрева помещения, при низких температурах за окном, следует увеличить площадь воздушного коллектора как минимум в 4 раза. Кроме того, целесообразно, чтобы забор воздуха происходил из помещения, а не с улицы, чтобы не тратить лишнюю энергию на прогрев очень холодного воздуха. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Воздушные солнечные коллекторы — альтернативная система обогрева помещения

Собрать систему альтернативного обогрева помещения при минимальных затратах, но с впечатляющей эффективностью, можно на основе воздушного солнечного коллектора. Такие устройства на Западе производятся в промышленных масштабах, и плотность распространения например в Бельгии достигает 0,4 м 2 на человека. В России воздушные солнечные коллекторы практически не известны, собирают их кустари для личного использования. По статистике, на одного жителя РФ приходится всего по 2 квадратных сантиметра(!) площади таких конструкций.

Описание и принципы работы воздушных солнечных коллекторов

Понять основу идеально работающего Воздушного Солнечного Коллектора (ВСК) будет легче, если к чистому остову постепенно прибавлять дополнительные элементы конструкции повышающие эффективность.

Основа ВСК – адсорбер, который поглощает солнечное излучение, затем передаёт энергию воздуху, а он через систему труб поступает в комнату.

Это самая простейшая система называется SolarWall, и она даже не имеет покрытия. Для поглотителя тепла используют металлический лист, с множеством мельчайших отверстий.С обратной стороны они открываются в систему воздуховодов, которая объединяется в единый комплекс.

Преимущество SolarWall проявляется в том, что она захватывает нагретый воздух с лицевой стороны, плюс зимой дополнительную инсоляцию даёт отражённые от снежного покрова солнечные лучи.

Нагретый в приграничном слое воздух (3-7 мм от поверхности стены), устремляясь вверх, попадает в эти отверстия, а затем в общую систему воздуховодов.

Конструкция кажется несуразной, почти игрушечной, но за простоту и эффективность, она была причислена к выдающимся изобретениям индустриальной эпохи, наряду с электрической лампочкой и паровым двигателем. С 1 м 2 такого солнечного воздушного коллектора SolarWall, собирают до 0,6 кВт тепла в зимний период. С середины 90-х годов почти половина коммерческих и промышленных зданий в Канаде отделываются такими панелями.

Закрытые воздушные солнечные коллекторы

Поместив адсорбер под стекло, эффективность системы повышается в несколько раз, но это требует изменить и конструкцию устройства. Дело в том, что солнечное излучение после поглощения адсорбером, преобразуется из видимой части спектра, в инфракрасную (тепловую). Получается, что поверхность поглощает видимый свет, а излучает тепло.

Чтобы устранить утечку целевого ресурса, адсорбер помещают в плоский короб, а сверху его закрывают стеклом. В идеальном варианте, используются низкоэммисионные K-стекло или I-стекло.

Информация: низкоэммисионные стёкла с одной из сторон покрыты тончайшим слоем металла, который пропускает внутрь видимый свет, но отражает инфракрасный. K-стекло отражает около 45% тепла, его покрытие очень прочное. I-стекло возвращает более 95% тепловой радиации, но слой металла легко повреждается.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Для адсорбера могут использовать листовой металл (жесть, толщиной 0,2-0,4 мм).

В этом случае, сверху коллектора врезают только одну трубу, через которую и забирают тёплый воздух.

Часто встречается конструкции, где из металлических банок от прохладительных напитков, собирают импровизированные воздуховоды, предварительно срезав торцевые грани.

Абсорбер воздушного солнечного коллектора обязательно покрывают тончайшим слоем чёрной краски. Для предотвращения утечек тепла, все внутренние поверхности отделывают термоизоляционными материалами. В ясный солнечный день нагрев может достигать 80˚C, поэтому используют минераловатные теплоизоляторы, ибо газонаполненные полимеры при такой температуре подвергаются термической деструкции.

Герметичность воздушного солнечного коллектора непременный атрибут высокой эффективности.

Варианты интеграции воздушного солнечного коллектора в частный дом

Возможны два способа подключения ВСК для обогрева дома – капитальный и мобильный.

Стационарный ВСК формируется по принципу «вентилируемых фасадов», но вместо обычного декоративного покрытия, дом обшивается перфорированными листами жести, тёмного цвета. В верхней части стены встраивается термоизолированный воздуховод, по которому воздух подаётся в помещения.

Это вариант обеспечивает постоянную вентиляцию и приток свежего воздуха, но работоспособность системы обеспечивается не естественной циркуляцией, а принудительной. Для этого интегрируют канальный вентилятор. В большинстве проектов, вентиляторы запитывают от альтернативных источников энергии, например от солнечных батарей.

Недостаток и преимущество SolarWall – две стороны одной медали.

С одной стороны, в помещение поступает свежий воздух с температурой ≈55˚C, это положительная сторона. Но эмпирически доказано, что если бы воздух циркулировал по кругу, то его температура достигала бы 70-75˚C.

Мобильный вариант воздушного солнечного коллектора

Качественно собранный ВСК представляет собой прямоугольный модуль 1 на 2 метра, толщиной 10-15 см.

Хотя нет какого-то официального типоразмера, но большинство конструкций вписываются в эти параметры. С обратной стороны у них два отверстия:

  • Сверху – выход нагретого воздуха;
  • Снизу – подача прохладного воздуха.

Подключают воздушный солнечный коллектор в замкнутый цикл, т.е. холодный воздух берётся из дома, он нагревается от адсорбера, и через выходной канал поступает внутрь помещения.

Творческий подход повышает производительность

Установив один воздушный солнечный коллектор, можно собрать второй, третий и т.д., подключая их в общую систему. Но полученное в доме тепло можно ещё и запасать, чтобы ночью оно продолжало согревать помещение.

Несколько модулей могут подавать горячий воздух в специально уложенную теплоаккумулирующую конструкцию. В некоторых случаях для этого отсыпают слой гравия, между лагами напольного покрытия.

Подача горячего воздуха будет полноценнее прогревать дом, если внутрь комнат он будет поступать через небольшие трубки воздуховодов, интегрированные в плинтуса. 20 лет назад в Италии разработана система Barra Thermosyphon, которая мало известна за пределами Аппенинского полуострова. Для её реализации, ещё на стадии строительства в стяжке бетонного пола закладывается система воздуховодов, по которой и проходит горячий воздух. Днём бетонное основание нагревается, а ночью отдаёт тепло внутрь помещения.

Ещё более любопытна система термосифонного ребойлера, которая нагревается от воздушного солнечного коллектора. В схематичном виде её можно представить как автомобильный радиатор, который обдувается горячим воздухом и нагревает воду.

При грамотном размещении, жидкий теплоноситель будет циркулировать естественным образом, сохраняя энергию в термоаккумуляторе. Ночью процесс запускается в обратную сторону, но перекрывая заслонку, нагретый от воды воздух, будет поступать в комнату, а не в солнечный коллектор.

Тёплый пол от солнечного воздушного коллектора

При желании, интегрировав в поток тёплого воздуха двигатель Стерлинга, от солнечного воздушного коллектора можно даже получать электричество альтернативным способом.

В общем, есть поле, куда можно приложить творческий потенциал.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Ссылка на основную публикацию