Гелиоколлектор: что это такое, как сделать своими руками?

Особенности эксплуатации солнечного коллектора в Подмосковье. Личный опыт

Пользователи портала делятся опытом изготовления и эксплуатации бюджетных солнечных коллекторов для летнего душа.

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Идеи о том, как сэкономить, но при этом иметь все блага цивилизации на приусадебном участке без централизованного электро- и водообеспечения, не дают «самоделкиным» покоя. Но зачастую, когда речь заходит об инженерном оборудовании, работающем на «зелёной» энергии, то застройщики от него отмахиваются. Мол, всё это не подходит для наших широт и суровых природных условий с коротким летом, частыми дождями и небольшим количеством по-настоящему жарких дней. Однако опыт пользователей FORUMHOUSE говорит об обратном.

Из этой статьи вы узнаете:

Как своими руками собрать недорогой гелиоколлектор.

Есть ли экономическая выгода от солнечного коллектора, установленного в Подмосковье.

Как своими руками собрать бюджетный солнечный коллектор

Если за границей солнечные батареи, а также гелиоколлекторы давно стали привычным оборудованием инженерной системы загородного дома, то у нас это всё ещё экзотика. Сказывается высокая цена на фирменные установки, а также скепсис домовладельцев, которые не хотят вкладывать деньги в дорогую «игрушку».

Именно желание сэкономить и при этом получить на даче источник горячей воды для летнего душа натолкнуло пользователя портала с ником izhur на мысль: а почему бы не попробовать сделать гелиоколлектор самостоятельно. А заодно – на практике проверить, будет ли толк от этой системы в средней полосе России (Подмосковье).

Думаю, что мысль использовать энергию солнца для нагрева воды приходила не только мне. Но покупать дорогой гелиоколлектор «от фирмы» для эксплуатации на даче мне не хотелось. Тем более, распространено мнение, что толку от него в нашем климате мало. Поэтому я решил засучить рукава и сделать солнечный коллектор самостоятельно и заодно проверить эффективность его работы. Тем более, что старый «народный» летний душ, изготовленный на базе двух полиэтиленовых баков, честно прослужив 4 года, пришёл в негодность.

Чтобы сравнить «было» и «стало», вначале расскажем о старой системе. Летний душ пользователя представлял собой два бака по 40 литров каждый, установленных на крыше «помывочного домика». Первый бак – для горячей воды, второй – для холодной. Вода накачивалась в ёмкости из колодца при помощи электрического насоса. Уровень жидкости контролировался «на глаз».

Душ работал так: вода в первом баке нагревалась электрическим нагревателем и подавалась через обычный садовый шланг к смесителю. Если вода перегревалась (даже при наличии терморегулятора), к ней подмешивалась холодная вода из второго бака, которая также поступала к смесителю через садовый шлаг. Но за четыре года активной эксплуатации баки, под влиянием УФ излучения, потрескались и пришли в негодность.

Можно сказать, всё, что не делается — к лучшему. Наступил черёд модернизации системы. Я сделал плоский алюминиевый гелиоколлектор, с поликарбонатным покрытием, площадью 2 кв. м. Мощность установки примерно 1.5 кВт. Вес – 7 кг.

Пользователь остановился на этой конструкции (плоский гелиоколлектор), т.к. второй тип солнечного коллектора — т.н. «вакуумник», хотя и имеет больший КПД, более дорогой и сложный для изготовления в домашней мастерской.

Кстати, большая часть гелиоколлекторов для домашнего использования, даже промышленного изготовления, имеют площадь до 2 кв. м. Опыт показал, что такие системы проще изготовить и смонтировать даже в одиночку. Мощность системы (при необходимости) наращивается путём объединения нескольких солнечных коллекторов в одну группу.

После тщательного изучения FORUMHOUSE пользователь остановился на плоском варианте гелиоколлектора. Для этого потребовалось освоить пайку алюминиевых трубок твёрдым припоем. Стоимость трубок составила около 450 руб. Также гелиоколлекторы собирают на базе полипропиленовых труб, трубок из меди или гофрированной нержавейки.

Я сделал гелиоколлектор из нержавеющей гофрированной «пятнадцатой» трубы. Её цена – 78 руб. за 1 погонный метр. Площадь коллектора – около 1 кв. м. Вода поступает в бочку на 160 литров, утеплённую пенофолом толщиной в 1 см. Перепад высоты точки забора воды и входа в коллектор — 2 метра. Себестоимость всей системы – менее 1500 руб.

«Поколдовав» с точкой сброса воды (перенеся её из верхней в нижнюю треть гелиоколлектора), пользователь добился естественного и более комфортного перемешивания слоёв холодной и горячей воды. К вечеру вода в бочке, смешавшись, нагревается до рабочей температуры в 40-45 °C. В пасмурные дни – до 30-35 °C.

Кроме этого, есть вариант солнечного коллектора, когда в листе ЭППС вольфрамовой нитью, согнутой в виде буквы «П», присоединённой к трансформатору т.н. электрическим терморезаком, «фрезеруются» канавки в виде змейки. В корпус гелиоколлектора врезаются штуцеры для подводящей и отводящей воду магистрали. Далее на лист экструзионного пенополистирола, на «жидкие гвозди», наклеивается тонкий оцинкованный железный лист или лист алюминия. Затем металл красится в чёрный цвет, и бюджетный и вполне работоспособный вариант гелиоколлектора практически готов. Остаётся только установить его, присоединить магистрали к подводящему баку (ёмкости, где находится холодная вода), накопительному (хорошо утепленному) баку для аккумулирования нагретой воды и заполнить систему водой.

Выбирая схему солнечного коллектора, следует ориентироваться на доступность материалов и свое умение работать с тем или иным инструментом.

Возвращаемся в гелиоколлектору izhur. В качестве ёмкостей для воды пользователь приобрёл две полиэтиленовые бочки по 160 литров, по цене 700 руб. за каждую (здесь и далее цены указаны за 2012-2013 годы). Бочки обвязываются при помощи полипропиленовых труб. Такие трубы проще монтировать (паять специальным паяльником) и, в отличие от металлопластиковых, в местах соединений (в фитингах) сохраняется одинаковое сечение.

Это важно для свободной и естественной циркуляции воды из коллектора в бочку, т.к. вся система работает на термосифонном эффекте. Т.е. идёт процесс конвекции — горячая вода поднимается вверх, а холодная – опускается вниз. Поэтому для работы гелиоколлектора не требуется циркуляционный насос и электричество.

Процесс монтажа солнечного коллектора наглядно демонстрируют следующие фотографии. Из профильной трубы сваривается рама под гелиоколлектор. Угол наклона рамы 45 градусов. Коллектор ориентируется строго на юг.

Делается рама и подставка под бочки.

В подставке высверливаются отверстия для труб.

Подставка монтируется на крыше летнего душа.

В бочку (для горячей воды) врезается ТЭН.

Электронагреватель необходим, чтобы не остаться без горячей воды в душе в пасмурные дни или при необходимости дополнительно подогреть воду.

Если посмотреть на дно бочки, то видно 3 выхода. 2 выхода нужны для подключения магистрали от гелиоколлектора, а 3-й вывод идёт в смеситель на лейку душа. Все соединения труб – «американки». Так проще, прямо на месте, прикрутить/открутить трубы и собрать систему. Все трубы дополнительно утеплены.

От бочек с горячей и холодной водой к смесителю идут шланги (обычные садовые, одетые в утеплитель из вспененного полиэтилена – «шубку», закреплённые на штуцерах при помощи хомутов). Перед смесителем оба шланга соединяются шунтом с шаровым краном.

Это сделано для удобства. Например, израсходовав в баке всю горячую воду, пользователь на шунте открывает шаровый кран, и уровень воды в бочках выравнивается, а при подаче воды из шланга обе бочки одинаково заполняются водой.

Далее кран перекрывается, и гелиоколлектор функционирует по следующему принципу: холодная вода поступает в нижний патрубок коллектора, нагревается, поднимается и через верхний патрубок поступает в накопительную бочку.

Также пользователь организовал забор воды только из верхних, более нагретых слоёв, т.к. горячая вода, попадая в бочку, устремляется вверх, а холодная остаётся внизу. Для этого на поплавке из куска пенопласта в бочке с горячей водой от дна поднимается гибкий гофрированный заливочный шланг от стиральной машины.

Для контроля уровня жидкости в систему врезана прозрачная трубка, в которой помещен черный поплавок.

В завершении монтажа системы пользователь утеплил бочки пенофолом (два слоя по 5 мм каждый), а сверху бочки с горячей водой положил круг, вырезанный из ЭППС, толщиной 50 мм.

Бочка для холодной воды утеплена «за компанию», чтобы выдержать единый дизайн.

Такое утепление, конечно, недостаточное. Правильно: надо утеплить бочку минеральной ватой, толщиной около 100 мм, или пенопластом в 5 см.

Чем лучше теплоизолирован теплоаккумулятор (бочка с горячей водой), тем дольше вода в ней сохранит свою температуру.

Экономическая выгода от установки гелиоколлектора в Подмосковье

Испытания показали, что гелиоколлектор отлично работает даже в условиях Подмосковья. Система эксплуатируется следующим образом. С вечера баки заполняются водой, примерно 120-130 литров. Солнце начинает освещать гелиоколлектор в 8:30 утра (до этого на коллектор падает тень от дома). Часам к четырём солнечный коллектор затеняется деревом, которое впоследствии спилили.

После 6 часов вечера лучи падают на гелиоколлектор по касательной, и КПД системы снижается.

В итоге: 120 литров холодной воды, залитой в систему из колодца (температура воды – около 8 °C) при температуре воздуха в 22-24 °C к трем часам дня нагревается до 45 °C. К пяти часам температура воды в баке поднимется до 52 °C.

В облачные дни при температуре воздуха 18-20 °C вода в бочке нагревалась до 35 °C, и это при недостаточном утеплении.

Я специально записывал данные электросчетчика. Если раньше, до использования солнечного коллектора мы на даче «нажигали» света в месяц около 300 кВт, то после установки – по 150 кВт. Если учесть, что у нас 1 кВт стоит 4 рубля, то экономия получается 600 руб. в месяц. При проживании с мая по октябрь, а это практически пять месяцев, экономия составила 3000 рублей.

По расчётам пользователя, гелиоколлектор, с учётом затрат на всю реконструкцию системы летнего душа, окупится за 2 года эксплуатации. Т.к. гелиоколлектор доказал свою эффективность, пользователь планирует сделать небольшой солнечный коллектор (площадью до 1 кв. м) для рукомойника в доме.

Подведя итог, скажу: солнечный коллектор – штука полезная и позволяет экономить на энергоносителях. Работает, нагревая воду весной, летом и ранней осенью. Система энергонезависима. Даже если вырубили электричество, вы не останетесь без горячей воды и душа. Солнечный коллектор не надо растапливать, как дровяную водогрейную колонку. Гелиоколлектор можно спокойно оставить на неделю, ничего не сломается и не выкипит, а приехав на дачу в пятницу, у вас уже нагрето 120-150 литров воды!

Добавим, что друг пользователя, как-то подсчитав, сколько в день незаметно «сжирает» его хорошо утеплённый электрический водонагреватель на 80 литров, задумался о том, как вписать в систему ГВС коттеджа гелиоколлектор и тем самым сэкономить.

Солнечный коллектор своими руками — как собрать гелиоколлектор

монтаж коллектора на крыше

Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.

Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.

Из чего можно сделать гелиосистему

Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:

  • корпус;
  • абсорбер;
  • теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;
  • отражатели для фокусировки солнечных лучей.

Заводской коллектор для нагрева воды от солнца работает следующим образом:

  • Абсорбция тепла — солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.
  • Теплопередача — абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом. ГВС — используется два принципа подогрева горячей воды:
    • Прямой нагрев — горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
    • Второй вариант — обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.

    Принцип работы, используемый в дорогостоящих заводских гелиосистемах, копируется и повторяется в коллекторах, изготавливаемых своими руками.

    Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:

    • поликарбоната;
    • вакуумных трубок;
    • ПЭТ бутылок;
    • пивных банок;
    • радиатора холодильника;
    • медных трубок;
    • ПНД и ПВХ труб.

    Судя по схемам, современные «Кулибины» отдают предпочтение самодельным системам с естественной циркуляцией, термосифонного типа. Особенность решения в том, что накопительную емкость располагают в верхней точке ГВС. Вода самотеком циркулирует в системе и подается потребителю.

    Коллектор из поликарбоната

    Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

    Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

    • две штанги с нарезанной резьбой;
    • пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
    • пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
    • 2 заглушки.

    Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.


    Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

    Коллектор из вакуумных трубок

    В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.

    Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.

    Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.

    Гелиосистема из пластиковых бутылок

    Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:

    • 12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;
    • 8 Т-образных переходников;
    • 2 колена;
    • рулон тефлоновой пленки;
    • 2 шаровых крана.

    При изготовлении солнечных коллекторов из пластиковых бутылок внизу основания делают отверстие, равное диаметру горлышка, куда вставляют резиновый шланг, либо ПВХ трубу. Коллектор собирают в 5 рядов по 6 бутылок на каждой линии.


    В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.

    Коллектор из алюминиевых пивных банок

    Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.

    Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.

    Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:

    • банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;
    • теплообменник — используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;
    • клей для склеивания банок между собой;
    • селективная краска.

    Поверхность банок окрашивается в темный цвет. Короб накрывают толстым стеклом или поликарбонатом.


    Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.

    Гелиосистема из холодильника

    Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.

    Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.

    Коллектор из медных трубок

    Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:

    • трубы диаметром 1 1/4″, используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;
    • трубы на 1/4″, используемые в системах кондиционирования;
    • газовая горелка;
    • припой и флюс.

    Корпус радиаторной решетки собирается из медных труб с большим диаметром. В поверхности просверливают отверстия равные 1/4″. В полученные пазы вставляют трубы соответствующего диаметра. Радиатор закрывают стеклом или поликарбонатом. Медь окрашивают селективной краской.

    1 изготовление корпуса

    2 укладка медного теплообменника

    3 теплообменник накрытый абсорбером

    4 абсорбирующие пластины

    5 нанесение селективного покрытия

    6 теплопоглощающее покрытие коллектора

    7 установленный коллектор

    Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов

    При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.

    Из металлопластиковой трубы гелиосистемы не делают из-за резиновых уплотнителей фитингов, не выдерживающих сильного нагрева. При интенсивном солнечном излучении нагрев в коллекторе достигает 300°С. При перегреве уплотнительные прокладки обязательно дадут течь.

    Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.

    Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:

    • Солнечный коллектор из ПНД трубы — для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.
    • Солнечный коллектор из ПВХ труб — популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.

    1 корпус для ПВХ коллектора

    2 укладка ПВХ труб

    3 гелиоколлектор из ПВХ трубы

    спиральный коллектор из трубы

    Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:

    Гелиоколлектор из PEX трубы 1

    Гелиоколлектор из PEX трубы 2

    Гелиоколлектор из PEX трубы 3

    Гелиоколлектор из PEX трубы 4

    Гелиоколлектор из PEX трубы 5

    Гелиоколлектор из PEX трубы 6

    Гелиоколлектор из PEX трубы 7

    Гелиоколлектор из PEX трубы 8

    Гелиоколлектор из PEX трубы 9

    Гелиоколлектор из PEX трубы 10

    Гелиоколлектор из PEX трубы 11

    Гелиоколлектор из PEX трубы 12

    Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.

    Как сделать селективное покрытие

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

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

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


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

    Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

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

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

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

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

    Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя

    Как сделать солнечный коллектор своими руками: типы конструкций и этапы работ

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

    солнечный коллектор

    Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

    Накопительный солнечный коллектор

    Накопительные

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

    Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

    Накопительный солнечный коллектор

    Плоские

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

    Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

    При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

    Плоский солнечный коллектор

    Жидкостные

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

    К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

    Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

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

    Воздушные

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

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

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

    воздушный коллектор

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

    Как это работает

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

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

    Коллектор Станилова

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

    Коллектор Станилова

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

    Конструкция коллектора

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

    Коллектор Станилова

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

    Материалы и детали для изготовления

    Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

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

    Этапы работ

    Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

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

    солнечный коллектор

    Расчет размеров

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

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

    солнечный коллектор

    Селективное покрытие

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

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

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

    Селективное покрытие

    Коллекторы из подручных материалов

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

    Из металлических труб

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

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

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

    солнечный коллектор Из металлических труб

    Из пластиковых и металлопластиковых труб

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

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

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

    коллектор из пластиковых труб

    Из шланга

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

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

    коллектор из шланга

    Из банок

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

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

    солнечный коллектор Из банок

    Из холодильника

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

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

    коллектор из холодильника

    Видео

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

    Гелиоколлектор своими руками

    Гелиоколлектор своими руками

    Многие мечтают отапливать свой дом нескончаемой энергией солнца. Однако из-за дорогой стоимости гелиосистем, мечты так и остаются мечтами. А ведь при правильном подходе, можно сделать гелиоколлектор своими руками. Конечно же, он не сможет отапливать дом зимой, но вот работать для подогрева воды 5-7 месяцев в году, вполне способен.

    Самодельный гелиоколлектор состоит из нескольких частей: абсорбера, циркуляционного насоса, накопительной емкости для аккумулирования тепла. В конструкции буфера имеется отдельный змеевик, не соединённый с системой отопления и ГВС. Именно ему тепло и передаётся от солнечного коллектора, а потом и теплоносителю.

    Что такое гелиоколлектор и из чего он состоит?

    Гелиоколлектор — он же солнечный коллектор, специальное устройство, которое даёт возможность использовать солнечную энергию для отопления дома или нагревания воды. Заводские солнечные коллекторы, в отличие от самодельных, умеют работать даже в пасмурную погоду из-за особой конструкции.

    Что такое гелиоколлектор

    На сегодняшнее время существует несколько разновидностей солнечных коллекторов: трубчатые, воздушные и плоские. Солнечный коллектор является основным элементом гелиосистемы, которая состоит из:

    1. Гелиоколлектора — солнечного коллектора;
    2. Накопительной емкости — буфера для сбора и хранения тепла;
    3. Циркуляционных насосов — чтобы принудительно осуществлять перекачку теплоносителя в системе;
    4. Контроллера управления — «мозгов» гелиосистемы, которые следят за температурой теплоносителя и другими параметрами её работы.

    Выше были перечислены основные конструктивные элементы гелиосистем.

    Из чего сделать солнечный коллектор

    При изготовлении самодельного солнечного коллектора, от некоторых из них, можно смело отказаться.

    Из чего сделать солнечный коллектор

    Чтобы сделать самодельный солнечный коллектор, потребуется подготовить следующее:

    • Старый водонагревательный бак на 100 л;
    • Медную трубу, 10-15 метров длиной, диаметром не менее 12 мм;
    • Кусок листовой стали, которая будет использоваться в качестве абсорбера для сбора солнечного тепла; и фанеру для изготовления корпуса солнечного коллектора;
    • Кусок стекла, толщиной 4-5 мм.

    Из инструментов для сборки солнечного гелиоколлектора, потребуются:

    • Ножовка по дереву;
    • Болгарка;
    • Диск по металлу;
    • Стеклорез;
    • Саморезы по дереву;
    • Кусок тонкой жести.

    Также, чтобы утеплить солнечный коллектор, понадобится такой утеплитель, как минеральная вата. Ее можно заменить листами пенопласта или пенополистирола.

    Как сделать гелиоколлектор своими руками

    Обязательно понадобится и силиконовый герметик с монтажной пеной, которые придется использовать для заделки стыков в корпусе солнечного коллектора.

    Как сделать гелиоколлектор своими руками

    Итак, в первую очередь понадобится собрать корпус солнечного коллектора в виде прямоугольника с небольшими бортами, около 10 см высотой. Корпус должен иметь двойное дно, для укладки теплоизоляционного материала, который поможет предотвратить остывание гелиоколлектора.

    Затем по размерам корпуса вырезается кусок листовой стали 1-2 мм. Наружная поверхность листа окрашивается в черный цвет. Кусок стали, как было сказано выше, будет выполнять роль абсорбера солнечного коллектора. Перед тем, как укладывать лист стали в каркас, на его поверхности следует закрепить змеевик из медной трубки.

    Для крепления трубы к листу металла лучше всего использовать самодельные клипсы или проволоку. При этом очень важно, чтобы труба максимально плотно прилегала к поверхности листа, Таким образом, теплоотдача всегда будет хорошей. Медную трубу для изготовления солнечного коллектора своими руками, можно заменить профильной трубой из стали, тогда её нужно будет прихватить при помощи электросварки прямо к листу.

    Гелиоколлектор: что это такое, как сделать своими руками?

    После изготовления абсорбера для солнечного коллектора, его можно укладывать в заранее утепленный каркас, после чего следует накрыть всю конструкцию толстым стеклом. О том, как резать стекло правильно, читайте в предыдущем выпуске строительного журнала samastroyka.ru . Сверху и снизу солнечного коллектора нужно не забыть и предусмотреть монтаж резьб, к которым будут подключены трубы гелиосистемы.

    Соединять трубы с резьбами лучше всего низкотемпературным способом пайки медных труб с использованием мягкого припоя. После того, как солнечный коллектор собран, можно приступать к решению, не менее важного вопроса — переделывать водонагреватель под гелиоколлектор.

    Переделка водонагревателя под солнечный коллектор

    Передача солнечной энергии в гелиоколлекторе осуществляется через теплоноситель, который попадая в теплообменник буферной емкости, подогревает находящуюся в ней воду. Такой подход имеет массу достоинств, поскольку, только так возможно использовать в гелиоколлекторе не обычную воду, а специальную жидкость (антифриз), а трубы теплообменника меньше всего подвержены засорам.

    Буферная емкость для солнечного коллектора

    Чтобы переделать водонагреватель на 100 литров под солнечный коллектор, потребуется снять фланец и вытянуть трубчатый нагреватель. Затем из медной трубы, по диаметру входного отверстия, следует намотать теплообменник из медной трубы. Определенная сложность в переделке водонагревателя, может возникнуть лишь с уплотнением отверстий, через которые будут выходить медные трубы теплообменника. Для их герметизации можно воспользоваться «холодной сваркой» или подобным ей средством.

    Итак, солнечный коллектор почти готов. Осталось лишь подсоединить трубы идущие от него к водонагревателю (буферной емкости), после чего установить циркуляционный насос между ними и гелиоколлектором. Теперь, при наполнении водой гелиосистемы, насос беспрерывно будет перекачивать теплоноситель по кругу, отбирая тепло от абсорбера солнечного коллектора, и передавая его теплообменнику, который в свою очередь, начнёт нагревать воду в бойлере.

    Как сделать плоский солнечный коллектор для отопления

    Как собрать солнечный подогреватель воды

    Использование бесплатной энергии солнца – хороший метод сэкономить топливо и электричество, расходуемое на отопление частного дома. Массовому применению гелиосистем мешает высокая цена теплоприемников и сопутствующего оборудования – накопительного бака, циркуляционного насоса, электронного блока управления и прочей арматуры. Единственный способ снизить затраты – сделать солнечный коллектор своими руками из недорогих материалов и собрать стандартную схему обвязки.

    Принцип работы солнечных нагревателей

    Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

    Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

    Виды солнечных водогрейных панелей

    Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

    1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
    2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
    3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

    Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

    Как работает вакуумный коллектор

    Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

    Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

    1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
    2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
    3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
    4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
    5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

    Устройство плоской гелиоустановки

    Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

    Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

    Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

    Устройство гелиосистемы в загородном коттедже

    Когда вода в баке нагрета до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

    Изготавливаем водяной коллектор

    Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

    • регион проживания и уровень инсоляции;
    • температура окружающей среды, особенно в зимний период;
    • площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
    • материал и покрытие змеевика;
    • температура теплоносителя на входе;
    • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
    • скорость течения воды по трубам теплообменника.

    В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

    Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

    Коллектор из шланга и оконных рам

    Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

    Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

    1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
    2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
    3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
    4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

    Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

    Размещение тепловой установки

    Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

    Расположение солнечных батарей

    1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
    2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
    3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
    4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

    Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

    Солнечные установки, рассчитанные на подогрев воды в летнем душе, располагаются на крыше этого строения и присоединяются по самотечной схеме. Устройства для нагрева бассейнов размещаются рядом с чашей резервуара.

    Выбор материалов

    Подборку комплектующих для изготовления солнечных водонагревателей своими руками мы сделали на основании отзывов и тем, обсуждаемых на популярном форуме Forumhouse. Итак, прямоугольный короб приемника обычно делается из деревянного бруса либо готовых рам старых окон. Задняя стенка корпуса утепляется базальтовой ватой, пенопластом или экструдированным пенополистиролом.

    Совет. Дно короба можно сделать из фольгированного полимерного утеплителя. Металлический слой послужит абсорбером – ставить дополнительный лист не придется.

    Теплообменники домашние умельцы изготавливают из разнообразных труб:

    С точки зрения эффективности и долговечности лучше применять трубки из алюминия, меди и нержавеющей стали, обладающие наилучшей теплопроводностью. Недостаток материала – высокая цена.

    Пластиковые трубы значительно дешевле металлических и проще в монтаже. Но при использовании полимеров нужно учитывать ряд нюансов:

    • любые пластмассы постепенно разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения;
    • стенки труб ППР слишком толстые, плохо проводят тепло;
    • качественный металлопластик слишком дорог для наших целей, а дешевый нередко расслаивается на изгибах и быстро разрушается на солнце;
    • сшитый полиэтилен «запоминает» первоначальный изгиб в бухте, из него удобно делать кольцевой змеевик, а выпрямить непросто;
    • трубы ПНД нужно покупать пищевой серии (с синей полосой), она лучше защищена от ультрафиолета.

    Справка. Простейший вариант теплообменника для бассейна – черный садовый шланг, уложенный «улиткой». Минус материала – растрескивание резины от длительного воздействия солнца.

    Теплоприемник из сотового поликарбоната

    Сквозь соты поликарбоната можно пропустить воду, нагреваемую солнцем. К торцу листа припаивается коллектор – полимерная труба

    Тонкостенные трубы ПНД – отличный выбор по соотношению цена/качество. Черная поверхность хорошо поглощает солнечное тепло, соединительные фитинги стоят недорого. К абсорберу трубопровод крепится пластиковыми хомутами либо жестяной полосой на саморезах.

    В качестве абсорбирующего листа можно применить обычную или нержавеющую сталь, окрашенную в черный цвет. Идеальный вариант – листовой алюминий либо медь.

    Верх короба закрывается следующими прозрачными материалами на выбор:

    Совет. Не применяйте в качестве светопрозрачного элемента готовые стеклопакеты от пластиковых окон. Зимой при большом перепаде температур между уличным воздухом и закрытой камерой коллектора двухслойный пакет не выдерживает и трескается.

    Рекомендации по сборке

    Процесс изготовления солнечного коллектора настолько очевиден, что расписывать пошаговые инструкции не имеет смысла. Задача – смастерить максимально герметичную камеру, установив внутри теплообменник на металлическом абсорбере. Мы просто дадим ряд советов, дабы уберечь вас от ошибок:

    1. Трубы теплообменника можно укладывать продольно либо спиралью (улиткой). Расстояние между соседними линиями (витками) делайте небольшим – от 1 до 4 см.
    2. Воздухонепроницаемость корпуса достигается промазыванием стыков силиконовым герметиком либо прокладыванием резиновых уплотнителей.
    3. Трубки крепятся к основанию любым удобным способом – пластмассовыми хомутиками, металлической полосой либо просто фиксируются по бокам саморезами.
    4. Вся внутренняя полость окрашивается термостойкой эмалью черного цвета (продается в аэрозольных баллончиках).
    5. Толщина теплоизоляционного слоя на задней стенке водонагревателя – минимум 50 мм.
    6. Сверху проще всего натянуть прозрачную пленку — это лучший вариант для опытного экземпляра. Впоследствии ее нетрудно заменить стеклом.

    Еще рекомендация. Деревянные детали стоит обработать антисептиком. Раму, сваренную из стальных профилей, покройте грунтовкой и 2 слоями светлой краски.

    После сборки панели теплоприемника заполните змеевик водой и проверьте на герметичность. Затем проведите испытания солнечного коллектора — подключите вывода к баку, установите панель на солнце и периодически измеряйте температуру воды, учитывая время нагрева. На основе реальных показателей несложно выяснить производительность водонагревателя.

    Процесс изготовления самодельного коллектора с медным теплообменником смотрите на видео:

    Схема подключения

    Коллектор, предназначенный для подогрева воды в душе, подсоединяется к накопительному баку по самотечной схеме. Важное условие: гелиоустановка должна располагаться ниже основной емкости, чтобы горячая вода меньшей плотности поднималась по трубе и вытесняла холодную. Конструкция такой системы показана на чертеже.

    Самотечное подключение солнечной установки с подпиткой

    При подключении к бойлеру либо теплоаккумулятору солнечный коллектор выступает как полноценный источник тепла. Производители гелиосистем предлагают использовать двухтрубную напорную схему, включающую обязательные элементы обвязки:

    • циркуляционный насос, развивающий давление 0.4 Бар;
    • расширительный бак мембранного типа;
    • автоматический воздухоотводчик;
    • клапан предохранительный, рассчитанный на срабатывание при давлении 2 Бар;
    • манометр;
    • термометр;
    • запорная арматура, вентиль подпитки;
    • контроллер с двумя датчиками температуры;
    • теплоизоляция для подводящих трубопроводов.

    Важный момент. Если к буферной емкости подключается батарея из нескольких коллекторов, производительность насоса и объем расширительного бачка нужно увеличить. Минимальная вместительность мембранного резервуара – 10% от общего количества теплоносителя в контуре.

    Как правильно обвязать солнечный водонагреватель

    Схема функционирует так:

    1. Теплоприемник присоединяется к нижнему змеевику буферной емкости, где вода холоднее.
    2. Контроллер посредством датчиков сравнивает температуру воды (антифриза) в подающей трубе и теплоаккумуляторе.
    3. Электронный блок останавливает насос, когда температура воды в резервуаре равна либо превышает температуру теплоносителя на подаче.
    4. Попадающий в контур воздух сбрасывается через автоматический клапан, установленный в верхней точке системы.
    5. В случае перегрева теплоносителя из-за остановки насоса (ведь солнце выключить невозможно) сработает предохранительный клапан и стравит лишнее давление.

    Самый дорогой элемент схемы – электронный блок управления. Как можно обойтись без контроллера:

    • купить на Aliexpress более дешевый термостат, срабатывающий по разнице температур;
    • установить таймер день–ночь и механический термостат, отключающий насос при максимальном нагреве буферной емкости.

    Как работает дешевый китайский блок управления (цена — 15 у. е.), смотрите в видеообзоре:

    Отопление воздушной гелиосистемой

    Установка подогрева воздуха делается аналогичным образом, только теплообменник выполняется из труб большего диаметра, а нагнетание обеспечивает вентилятор. Приемник излучения умельцы изготавливают из таких материалов:

    • алюминиевая гофра для вентиляции;
    • пластиковые бутылки, вставленные одна в другую;
    • пивные банки с вырезанным дном.

    Установка воздухонагревателя на крышу

    В коробе выполняется 2 отверстия под воздушные трубы, внутри прокладывается мелкая сетка, исключающая попадание насекомых. Вентилятор – кулер от компьютера – устанавливается на одном из отверстий, теплообменная часть окрашивается в черный цвет. Подводящие трубы утепляются и прокладываются в обогреваемое помещение. Алгоритм сборки воздушного коллектора показан в видеосюжете:

    Заключение

    Привлекательность солнечных коллекторов обусловлена ростом цен на энергоносители. Хотя зимой производительность водонагревателей снижается, солнечное тепло дает заметную экономию по расходу топлива основным источником — котлом. Если вы хотите максимально обогревать свой загородный дом бесплатной энергией солнца, советуем обратить внимание на установки с зеркальными концентраторами. Эти крайне эффективные устройства широко применяются в странах Европы и Америки.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Многие из нас главным неудобством жизни на даче считают отсутствие централизованной подачи горячей воды: ни помыться с комфортом, ни посуду помыть… Выход, конечно, есть — приобрести оборудование для нагрева воды. Но большинство таких устройств требуют либо электроэнергии, либо газа, либо другого топлива, и их эксплуатация обходится недешево. Для домика «летнего проживания», где мы бываем исключительно в выходные несколько месяцев в году — трата сомнительная.

    Однако на каждой даче есть бесплатный источник энергии — это солнце. А коллектор для его использования можно сделать своими руками.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Что такое гелиоколлектор
    Гелиоколлектор — это прибор для преобразования солнечной энергии в тепловую. Многие путают солнечную батарею и гелиоколлектор. Однако отличаются они принципиально: первая преобразовывает солнечную электроэнергию в электрическую, а второй — в тепловую. Часто оба устройства используют вместе — как, например, в новозеландском доме на фото выше.

    Гелиоколлекторы, конечно же, продаются: если покупка вписывается в ваш бюджет дачника, не нужно «городить огород» — просто купите и подключите прибор.

    Стоимость простейшего солнечного нагревателя начинается примерно от 30 тысяч рублей и зависит от многих факторов, разобраться в которых вы можете самостоятельно.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    На фото: солнечный вакуумный коллектор SCH-14-20 для круглогодичного применения. Фото с сайта gelioservice.ru

    Этот материал мы адресуем тем, кто не подумал о покупке заранее и уехал из города на дальнюю дачу в н-скую глушь. А теперь пытается решить вопрос при помощи подсобных материалов и хозяйственного магазина из ближайшего городка.

    Технических параметров заводского оборудования гелиоколлектор-самоделка вряд ли достигнет, но польза от него очевидна: вода на вашей даче станет теплой почти даром.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    в этом австралийском энергосберегающем доме гелиоколлектор используется для нагрева воды

    Солнечный нагреватель для воды
    Солнечная энергия нагревает пластину-абсорбер, которая передает тепло воде, протекающей по трубкам. С помощью гелиоколлектора можно нагреть воду до 50 градусов и выше, что достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

    Из чего состоит:

    Плата абсорбера. Чем больше площадь абсорбера, тем больше тепла можно получить. Обычно в самодельных приборах площадь абсорбера составляет 2–3 кв.м. Плату лучше делать из материала с большой теплопроводностью — меди, можно алюминия или стали.

    Для эффективного теплосъема важен контакт трубок с платой. Лучше всего использовать пайку, но можно и просто хорошо прижать элементы с помощью крепежа.

    Трубки. Лучше — из теплопроводных материалов (медь, латунь, алюминий), но можно использовать и полимерные, правда, результат будет хуже.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Теплоизоляция дна и стенок коллектора снижает тепловые потери в атмосферу. Ее задача — передать максимальное количество тепла воде в трубках. В качестве теплоизоляции обычно используют традиционные стеновые утеплители толщиной 20-50 мм.

    Стекло. Можно нагреть плату с трубками, но прохладный ветер осенью или весной сдует большую часть полученного тепла (вспомним автомобильный радиатор с вентилятором). Прозрачная изоляция, то есть собственно стекло, уменьшает тепловые потери.

    Кожух. Для изготовления рамы по периметру коллектора применяют самые разные материалы — антисептированные доски, пластиковые и деревянные рамы от старых окон, алюминиевые профили и т.д. Для днища используют многослойную фанеру, ОСБ, доски и другие подручные материалы.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Важно: Физика процесса нагрева платы и трубок такова, что многое зависит от их поверхности. Часть солнечной энергии поглощается (это хорошо для дальнейшей передачи ее воде), но затем часть полученного тепла за счет излучения (эмиссии) теряется (это плохо для нагрева воды). Поэтому при изготовлении гелиоколлектора своими руками лучше не поскупиться на селективную черную краску или даже специальное покрытие. Конечно, эффект от обычной термостойкой черной краски тоже будет, но меньше (помните, в советские времена таким образом красили автомобильные баки на крышах летнего душа?).

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Как нагреть воду в баке?
    Итак, с помощью абсорбера мы получаем в коллекторе тепло. Как передать его в накопительный бак, чтобы использовать воду для мытья посуды и принятия душа? Для этого используют различные системы циркуляции воды.

    Контур — один или два:

    • В одноконтурной системе нагретая вода сама (она легче холодной) поднимается в бак (он должен быть выше) и она же отбирается для бытовых нужд. Простейшая автоматика в виде поплавка туалетного бачка доливает холодную воду.

    Это самая простая схема с высоким КПД, но при минусовых температурах появляются проблемы с замерзанием воды.

    • В системах с двумя контурами в контуре солнечного коллектора находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками), а тепловая энергия от теплоносителя передается воде в баке-накопителе с помощью теплообменника (спиральная труба — «змеевик»).

    Такие системы могут работать при минусовых температурах, но периодически, как в автомобиле, надо менять «незамерзайку».

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Циркуляция естественная или принудительная:

    • Для движения воды (теплоносителя) от коллектора к баку может использоваться естественная циркуляция — простая и дешевая, но у нее целый ряд минусов: малая эффективность в пасмурные дни, потери тепла из-за низкой скорости движения воды, необходимость размещения бака-накопителя выше коллектора, неуправляемая работа с возможностью перегрева бака.
    • Более совершенны системы с принудительной циркуляцией теплоносителя с помощью циркуляционных насосов. При такой схеме увеличивается эффективность работы системы, бак может устанавливаться в любом удобном месте, возможны круглогодичная работа и применение элементов автоматики в управлении. Но все это — дополнительные расходы на оборудование и электропитание насоса.

    Совет: Для максимального эффекта плоскость гелиоколлектора должна находиться перпендикулярно лучам солнца. В средней полосе России гелиоколлекторы обычно наклоняют на 50–60 градусов.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    автор этого гелиоколлектора подошел к его созданию основательно. Он использовал медные трубки, медную фольгу, пайку соединений и чернение меди путем создания на поверхности слоя оксида меди 2 (CuO) c помощью небезопасных химических растворов. Такой гелиоколлектор, конечно, не бесплатный и делается не за один день, но и послужит, скорее всего, не один год.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    механическое соединение трубок вместо пайки значительно ускорит производство коллектора.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    тот же прибор с покрывным стеклом. Гелиоколлектор используется для подогрева воды в плавательном бассейне.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Теплообменник можно сделать не только из металлических трубок, подойдут и пластины из сотового полипропилена с уже готовыми каналами для воды между двумя плоскостями. Для подачи воды снизу и отбора нагретой воду сверху используются полипропиленовые трубы диаметра дюйм с четвертью. Главное в такой конструкции — качественная склейка специальными клеями и герметизация всех узлов.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    На фото — пример гелиоколлектора из шланга. Любой дачник знает, что на солнце вода в поливочном шланге нагревается до приличной температуры. Особенно если купить шланг черного цвета или покрасить его термостойкой черной краской.

    Для справки: Шланг диаметром 16 мм и длиной 150 метров вмещает около 30 литров воды.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    гелиоколлектор из пластиковых шлангов и бутылок. Шланги красят черной краской, бутылки создают «парниковый эффект» и увеличивают эффективность системы

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Солнечный нагреватель для воздуха
    Солнечную энергию можно использовать для подогрева не только воды, но и воздуха. Такой подогретый воздух можно подавать в теплицу, закрытый бассейн или в жилой дом — как дополнение к основной системе отопления.

    На рисунке ниже — схема применения воздушного гелиоколлектора для частичного отопления дома. Важно понимать, что объемная теплоемкость воздуха несравнима с теплоемкостью воды, и для переноса ощутимого количества тепла потребуются гораздо большие сечения труб.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Из чего состоит:
    Воздушный гелиоколлектор состоит практически из тех же частей, что и водный. Здесь также важны покрывные стекла, черный цвет абсорбера и его максимальная площадь. Только вместо воды здесь, как понятно из названия, нагревается воздух.

    Факт: При качественном изготовлении и соответствующих габаритах солнечный коллектор может производить в среднем около 1–2 кВт энергии для отопления. В основном это зависит от того, насколько солнечная погода в данный момент.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    При изготовлении самодельного воздушного солнечного коллектора для отопления дома можно использовать цепочки из склеенных между собой алюминиевых банок с пробитыми донышками для прохода воздуха.

    Такая конструкция из-за малой массы не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать. Сделать это можно с помощью заслонок.

    Своими руками: Солнечный коллектор для дачи

    еще один вариант воздушного коллектора: на основе гибких армированных вентиляционных воздуховодов, окрашенных соответствующим способом.

Ссылка на основную публикацию