Как нагреть воду с помощью солнца. Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками: пошаговое руководство

Солнечный водонагреватель ещё называют солнечным коллектором. Служит он для нагревания проточной воды.
Самый простой солнечный нагреватель - это бочка, выкрашенная в черный цвет и наполненная водой. Черный цвет поглощает солнечную энергию лучше остальных цветов и преобразует её в тепловую. В результате чего вода в бочке будет нагреваться.

Естественно, это самый примитивный способ сбора тепловой энергии солнца. Я покажу вам как сделать переносной солнечный водонагреватель, простой конструкции из доступных деталей, которые запросто можно купить в любом строительном магазине. Этот водонагреватель будет эффективен и очень просто в изготовлении.

Что из себя представляет солнечный водонагреватель?

Какое предназначение у этого солнечного водонагревателя?

Плюсы нагрева воды солнечной энергией

Процесс изготовления солнечного коллектора

Итог работы

Видео постройки солнечного водонагревателя своими руками

Нагрев несколькими панелями, с использованием не медной трубки, а садового резинового шланга. Эффективность конечно ниже, из-за плохой проводимости тепла садовым шлангом.

Это, действительно, очень просто – сделать . Но прежде нужно определиться с тем, как будет использоваться горячая вода. От этого будет зависеть и конструкция водонагревателя. А она может быть очень простой. Например, обыкновенная бочка с водой на крыше маленькой будочки на даче. А в днище этой самой бочки вставлен рассекатель. Это импровизированный летний душ. А может водонагреватель быть и очень сложным, с использованием зеркал, вакуумных трубок, насосов, солнечных батарей.

Конечно, если речь идет только о том, чтобы помыться после работы на дачном огороде, то здесь, действительно, вполне достаточно установить на возвышении бочку, покрасить ее в черный цвет, вставить в днище душ-рассекатель, заполнить эту бочку водой. Это самый примитивный солнечный водонагреватель, запасов воды которого хватит, чтобы принять душ после сельхозработ на дачном участке.

Но ведь дача, по сути, не только сад и огород. Дача – это прежде всего место для отдыха. И обустроить это место нужно так, чтобы здесь можно было не только приятно проводить время, но и жить. Солнечные батареи обеспечат дом электричеством, а солнечные водонагреватели нагреют воду и для бытовых нужд, и для отопления дома.

Типы солнечных водонагревателей

Конструктивно системы солнечного нагрева воды можно разделить на три типа. Это системы с плоским коллектором, на вакуумных трубках и на параболоцилиндрических концентраторах. Все они в настоящее время выпускаются промышленностью. Принцип работы у всех систем один – нагревается теплоноситель, который поступает в теплообменник бака–расширителя и отдает свое тепло воде.

Самой простой является система солнечного нагрева воды на базе плоского коллектора. В простейшем варианте эта система состоит из одного или нескольких плоских коллекторов и бака-расширителя. Коллекторы размещаются ниже бака.

Нагретая в коллекторе вода по законам конвекции поднимается в бак, а холодная вода из бака опускается в коллектор. Это так называемый безнапорный принцип горячего водоснабжения. Но, как правило, солнечные коллекторы устанавливаются выше бака, а в этом случае конвекционная циркуляция воды не работает, поэтому в системе необходимо установить водяной насос для подачи холодной воды в зону нагрева.

Схема простейшей системы солнечного нагрева воды

Наиболее эффективная система подогрева воды строится на базе вакуумных трубок. Вакуумная трубка представляет собой конструкцию из двух трубок, вставленных одна в другую. Наружная трубка стеклянная, внутренняя делается из меди, причем верхняя ее часть несколько шире основной и запаяна.

Эта медная трубка покрывается черной термостойкой краской. Из пространства между этими трубками выкачивается воздух для обеспечения наилучшей термоизоляции. Во внутренней трубке находится легкокипящая жидкость.

Под воздействием солнечного излучения медная трубка нагревается, жидкость в ней испаряется, пар поднимается вверх, нагревая наконечник трубки. Наконечник может разогреваться до 250°С. Он вставляется в трубу, по которой циркулирует теплоноситель. Отдавая тепло теплоносителю, пар в медной трубке конденсируется, и охлажденная жидкость опускается по стенкам вниз. Цикл повторяется бесконечно. Теплоноситель поступает в теплообменник бака, нагревая находящуюся в нем воду.

Схема вакуумной трубки

В отличие от солнечных коллекторов, в которых нагревательными элементами служат вакуумные трубки, в параболоцилиндрических концентраторах зона нагрева находится в фокусе длинного параболического зеркала. Температура в фокусе этого зеркала может достигать 300°С. Нагретый теплоноситель, циркулирующей в системе, поступает в теплообменник бака-расширителя, нагревая находящуюся в нем воду.

Недостатком такой системы солнечного нагрева воды является необходимость позиционирования параболического зеркала на солнце. Промышленные системы оснащаются устройствами слежения за солнцем и исполнительными механизмами, которые поворачивают зеркало.

Схема солнечного водонагревателя с параболоцилиндрическим концентратором

Самодельные солнечные водонагреватели

Для дачи с всего одним легким летним домиком, куда приезжают только в теплое время года и только на выходные, нет смысла сооружать капитальную систему горячего водоснабжения. Чтобы сделать здесь солнечную систему нагрева воды, потребуется совсем не так много времени и денежных средств.

Для сооружения солнечного коллектора понадобятся доски размерами 200х15х2 см, ДВП, каленое стекло, лист жести или кровельного железа размером 2х1 метр, деревянные бруски 5х5 см длиной в 1 метр, медная трубка, пенопласт, черная термостойкая краска, клей «Герметик».

Плоский коллектор в разрезе

Сначала из досок сбивается короб размером 2х1 метр. Из ДВП делается днище короба. Для прочности в двух местах прибиваются поперечины из брусков. Все стыки внешних стенок короба тщательно обрабатываются клеем «Герметик». Затем на дно короба укладывается термоизоляция – пенопласт. К листу жести жестко крепится плоский змеевик, выгнутый из медной трубки.

Чтобы при изгибании на трубке не было заломов, в нее нужно предварительно насыпать обыкновенную соль, которая потом легко вымывается. В качестве такого змеевика можно использовать змеевик от старого холодильника. Предварительно его нужно будет тщательно промыть от остатков фреона.

Самодельный плоский коллектор на базе батареи отопления

Затем этот лист жести со змеевиком крепится в коробе на брусках жесткости. Концы змеевика выводятся в специально просверленные в коробе отверстия. Затем вся эта конструкция покрывается изнутри черной термостойкой краской. Желательно в два слоя. После того, как краска просохнет, короб накрывается стеклом. Все стыки, швы, отверстия с выведенными патрубками змеевика тщательно герметизируются. Снаружи короб покрывается серебристой краской. Солнечный коллектор готов.

Самодельный плоский солнечный коллектор для подогрева воды в бассейне

Теперь пришла очередь бака-расширителя. Из чего сделать бак емкостью 100 – 120 литров, особого значения не имеет. Важно, чтобы этот бак был тщательно покрыт слоем теплоизоляции. В нижней части бака помещается спиралеобразный медный змеевик теплообменника, который трубами соединяется с коллектором. Сам бак будет наполняться водой из магистрали.

Уровень воды в баке должен контролироваться поплавковым краном. После того, как коллектор будет стационарно установлен в месте, максимально освещаемом солнцем, его соединяют со змеевиком теплообменника в баке. В контур теплоносителя для обеспечения циркуляции подключается маломощный водяной насос. После завершения всех подготовительных работ в систему коллектора заливается вода с антифризом, чтобы теплоноситель не превратился в лед во время возможных ночных заморозков. Система горячего водоснабжения готова к работе.

Для дачи с более серьезными коммуникациями потребуется и более основательная система подогрева воды. Ведь здесь может понадобиться горячая вода, например, для бассейна, теплицы, для отопления дома зимой. В этом случае в качестве коллекторов целесообразно использовать наборы вакуумных трубок. Даже зимой в холостом режиме на наконечнике такой трубки температура превышает 200°С.

Подключение вакуумных трубок к контуру теплоносителя

В остальном же устройство системы горячего водоснабжения ничем не отличается от системы с плоским коллектором.

Сделать своими руками гелиевый нагреватель вовсе не трудно. Это будет намного дешевле аналогичных промышленных изделий, у которых стоимость самых простых составляет 35 – 40 тысяч рублей. Стоимость сложных систем может достигать нескольких сотен тысяч рублей. А добротно сделанный своими руками коллектор будет нагревать воду ничуть не хуже фирменного, но стоить будет намного меньше.

Солнечные водонагреватели своими руками (самодельные, для дачи)

Как сделать солнечный водонагреватель для дома своими руками?

Источником альтернативной энергии являются гелиоколлекторы, прогревающие воду за счет солнечного света. Это дорогостоящее оборудование, но позволяет экономить до 60% электроэнергии не только летом, но и в зимний период. Существуют варианты, как сделать солнечный водонагреватель своими руками. Водонагревательные гелиосистемы используют в бытовых условиях для обеспечения дома горячей водой, отопления, подогрева воды в бассейне и т.д.

Солнечные водонагреватели для дома

Гелиосистема нагрева воды состоит из:

• Коллектор. Представляет собой совокупность труб небольшого диаметра. Проходя по ним, вода успевает прогреться солнечным светом.
• Электронасос, создающий давление воды в системе. Некоторые модели работают за счет естественных сил гравитации.
• Система трубопроводов.
• Накопительный бак для прогретой воды. Целесообразно устанавливать, когда велика вероятность частой смены погодных условий. Бак сохранит горячую воду на следующий (пасмурный) день Предусмотрен не во всех моделях. Кроме того, внутри накопительной емкости может устанавливаться электроТЭН, чтобы подогревать воду до нужной температуры в пасмурные дни. Даже в этом случае наблюдается значительная экономия электричества.

Типы водонагревательных систем:

1.По подаче воды:

• активные – вода подается электронасосом;
• пассивные – подается естественным путем.

2.Структура контура (у активных модификаций):

• с открытым контуром, в котором непосредственно циркулирует жидкость, использующаяся для горячего водоснабжения;
• с закрытым контуром (заполняются антифризом, другой жидкостью, позволяющей использовать водонагреватель при минусовой температуре. Циркулирует внутри змеевика, прогревая жидкость внутри накопительного резервуара).

3.Способ прогревания воды:

• накопительные (вода прогревается в емкости);
• проточные (течет по протяженной системе труб теплообменника, прогреваясь солнечным теплом).

Накопительный водонагреватель

Отличительная особенность – наличие накопительной емкости, где вода прогревается теплообменником, который может быть заполнен антифризом, так как это вещество не замерзает при минусовой температуре.

Вещество постоянно циркулирует по гелиосистеме. Наружный контур сооружен довольно протяженным, чтобы жидкость успевала прогреться, проходя через него. Нагретое вещество поступает во второй контур, расположенный внутри накопительного бака, отдает тепло воде, затем, охлажденное, возвращается обратно. При помощи такой циркуляции постоянно прогревается вода для отопления, системы горячего водоснабжения.

Объем резервуара варьируется в зависимости от нужд, требований. Также внутри бака может располагаться дополнительный электроТЭН, либо второй прогревающий контур (от электро-, газоснабжения). Предназначен для вспомогательного подключения в случаях, когда солнечного света недостаточно для отопления дома, прогрева воды до нужной температуры.

Накопительная гелиосистема своими руками

При наличии необходимого оборудования, материалов вполне под силу сделать накопительный нагреватель воды самостоятельно. Как правило, такие устройства широко используются на дачах в летний период для обустройства летнего душа. При должной доработке их можно трансформировать до уровня полноценной гелиосистемы, обеспечивающей дом отоплением, горячим водоснабжением.

• емкость большого объема, либо несколько поменьше. Главное, чтобы общий объем жидкости был достаточным для обеспечения нужд;
• металлопластиковый трубопровод;
• запорная арматура;
• металлокаркас для монтажа системы.

1. В нижней части емкости просверливается отверстие строго по внешнему диаметру металлопластиковой (или любой другой) трубы.
2. Бак соединяется с трубой, место соединения надежно герметизируется.
3. Вверху прорезается проем для заполнения резервуара водой.
4. Для контроля за наполнением можно установить датчик, либо простую поплавковую систему.
5. Предусмотреть выход для воздуха, вытесняемого водой при нагревании.
6. Окрасить баки черным цветом для быстрого прогревания воды.
7. Сделать металлический каркас для крепления емкостей. Часто устройство размещают повыше, например, на кровле строения.
8. Подвести трубопровод непосредственно к месту использования.

Данное устройство можно использовать для летного душа, в жаркую погоду будет довольно быстро прогревать воду до комфортной температуры.

Проточный нагреватель воды

Представляет собой гелиосистему, внутри которой вода циркулирует по открытому контуру. Прогревается солнечной энергией, пока проходит через теплообменник. Внутри алюминиевой рамы располагается медный контур. Снизу он теплоизолирован, сверху покрыт светопоглощающим материалом. Покрывается закаленным стеклом с большим светопропускным показателем.

Конструкция размещается под наклоном 35-45⁰ для максимального поглощения световой энергии. В зимнее время в наших широтах наклон рекомендуется устанавливать в 60⁰.

Может оснащаться аккумулирующим баком, в котором накапливается горячая вода. Это будет актуально при смене погоды на более облачную, когда закрыт доступ к солнечному свету. Гелиосистему проточного типа можно сделать самостоятельно.

Как сделать самостоятельно проточный гелиоколлектор

Рассмотрим несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечного водонагревателя проточного типа.

• резиновый садовый шланг;
• деревянный каркас;
• утеплитель;
• теплопоглощающий материал;
• стекло.

1. Бухта шланга скручивается по спирали, закрепляется в таком положении.
2. Под необходимое количество таких теплообменников изготавливается деревянный каркас.
3. Дно устилается утеплителем (пенопласт, минвата).
4. Сверху покрывается темным материалом, он должен быть матовым, так как глянцевый или зеркальный будет отражать солнечные лучи.
5. На темную поверхность укладываются бухты шлангов, закрепляются. Их также желательно окрасить в черный цвет.
6. Внутри рамы просверливаются отверстия по диаметру шлангов для входов/выходов горячей/холодной воды.
7. Сверху на деревянное основание укладывается стекло, закрепляется герметиком.
8. Система подключается к водопроводу.

Также вместо резинового шланга может использоваться контур из медных труб, радиатор охладительной техники и т.д. Принцип конструкции остается прежний.

Водонагреватель для бассейна

Водонагревательную гелиосистему можно использовать для обогрева воды в бассейне. Несмотря на то, что он зачастую находится под открытым небом, вода в нем прогревается до комфортной температуры только в особенно жаркие дни. В остальное время прогреть бассейн поможет солнечный коллектор, подключенный к системе водоснабжения бассейна. Также данный вариант подходит для обогрева закрытых плавательных сооружений.

Гелиоустановка может быть собранной на производстве либо вручную. К тому же ее можно использовать зимой в ясную погоду.

Схема сборки водонагревателя для бассейна такая же, как и приведенная выше. Отличие – более крупные размеры. Для установки устройства рекомендуется подготовить специальную площадку, выложенную тротуарной плиткой, либо забетонированную. Она придаст большую устойчивость большой конструкции.

Готовый водонагреватель устанавливается на площадку. Патрубок для холодной воды опускается на дно бассейна с одной стороны. Выход для прогретой воды размещается на противоположной стороне. Электронасос подключается к системе для принудительной циркуляции жидкости. Также можно установить обратный клапан, дополнительные краны, патрубок для стравливания пара.

Во время использования бассейна гелиоустановку следует отключать для обеспечения безопасности. Средняя температура воды составит 30⁰ С, температура на выходе из коллектора – 75⁰ С.

Преимущества и недостатки

Преимущества водонагревательной гелиосистемы своими руками:

• Невысокая стоимость.
• Возможность собрать конструкцию самостоятельно.
• Использование бесплатной солнечной энергии.
• Экономия электроэнергии в теплое время года до 60%.
• Подогрев воды, отопление дома на местности, где не подведены коммуникации.
• При правильной организации возможно круглогодичное использование.

• Зависимость от погодных условий.
• Невозможность функционировать в межсезонье.
• При установке в местности со сменным климатом рекомендуется дополнительный источник подогрева.
• Невысокая производительная мощность.
• Оборудование места для установки.
• Для принудительной циркуляции жидкости в системе необходим электронасос, что приводит к дополнительным затратам.

Как источник альтернативной энергии водонагревательная гелиосистема значительно экономит расходы на электроэнергию, газоснабжение, покупку жидкого, твердого топлива и т.д. Подобную установку можно сделать самостоятельно при необходимом наборе материалов, инструментов. Это значительно сократит потребление других энергоресурсов, за которые приходится платить.

Гелиоустановка также эффективна в холодное время года, если соблюдать правила монтажа. В ясную погоду она будет так же накапливать солнечное тепло, прогревая воду. Главное, качественно утеплить трубопровод, накопительную емкость.

Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечные водонагреватели своими руками: схема

Экологические проблемы постоянно диктуют новые условия жизни. Это связано как с чистотой окружающей среды, так и с дефицитом энергоресурсов. По данным всемирных организаций, их количество не безгранично, и для решения данной проблемы выделяется огромное количество ресурсов. Это и финансовые вложения, и научные проекты, и множество прочих мероприятий. Такой подход дает свои плоды, и в результате в жизни общества появляются качественно новые приборы, инструменты и методы, внедряемые как в производственные процессы, так и в будничную жизнь людей.

Одним из таких нововведений являются энергосберегающие системы, использующие альтернативные источники энергии, главным и наиболее мощным из которых является солнечное излучение. Как и у всех источников энергии, его использование сопровождается рядом проблем, самой актуальной из которых является короткий период применения в холодных климатических зонах. Однако, несмотря на это, имеется ряд эффективных методов, использующих принципы накопления солнечной энергии.

Солнечные водонагреватели с древности до современности

Есть много способов использования солнечной энергии. Одним из наиболее популярных методов, применяемых как в бытовых, так и в промышленных условиях, стали солнечные водонагреватели. Эти устройства используются веками, а с применением современных технологий получили новый виток популярности. С древних времен и до недавних пор воду, как и другие жидкости, при помощи солнца нагревали в открытых или закрытых емкостях темного цвета, что способствовало скорейшему подогреву.

Сейчас же, в электронный век, все чаще применяются более современные элементы, которые позволяют не только нагревать воду при помощи солнца, но и поддерживать заданную температуру теплоносителя. Они включают массу технических разработок, касающихся как используемых структурных элементов, так и способов управления. Их конструкция разнообразна и в большинстве своем зависит от целевого назначения прибора, а также применяемых технологий и материалов. Часть из них выпускается только промышленным способом, но другая часть может исполняться и в кустарных условиях.

Виды и классификация приборов

На практике реализован ряд принципов, которые позволяют использовать энергию Солнца. Различают несколько вариантов конструкции, независимо от того, сделан солнечный водонагреватель своими руками или нет. Главный критерий классификации – теплоноситель. Он может быть жидким и металлическим. В качестве теплоизолятора может использоваться вакуум. Солнечные водонагреватели могут быть прямого действия или косвенного. В первом случае вода нагревается непосредственно солнцем, а во втором случае это происходит путем преобразования солнечной энергии в электрическую, а затем в тепловую, которая и нагревает жидкость.

В замкнутом или разомкнутом контуре она может передвигаться также двумя способами, зависящими от типа структуры – принудительно при помощи насосов и других нагнетающих давление установок или самотеком. Также их можно разделить по области применения. Например, солнечные водонагреватели для дома относятся к числу малопроизводительных устройств. Они характеризуются небольшими размерами. А солнечный водонагреватель для бассейна или другого объекта временного использования, предназначенный для постоянного многоцелевого нагрева воды в больших количествах, имеет и соответсвующие размеры, а также относится к другому классу.

Производители и потребители

На рынке представлен ряд производителей, имеющих опыт в подобных разработках и создающих массово такие изделия. Основные фирмы-конкуренты – VIESMANN, SOLVIS, VAILANT. Главные государства потребители – Саудовская Аравия, Израиль, Мальта и многие страны Евросоюза. Кроме того, это направление активно популяризируется в Китае, РФ, США и Австралии.

Ценовая политика и материалы для изготовления

Солнечный водонагреватель, цена которого велика, пользоваться спросом не будет, поэтому модели продвигаемых изделий либо изготовляют из дешевых материалов, либо их мощность делают максимальной, чтобы товар мог себя в скором времени окупить. В южном Китае экономят на теплопроводниках. Их делают пластинчатыми, но при этом результат не страдает – мощности изделий хватает, поскольку Солнце здесь гораздо активнее, чем в северных регионах. В холодных странах используют более дорогие теплоизолированные системы на основе солнечных батарей. Они более энергоэффективны, и их стоимость соответствующая.

Рынок солнечных коллекторов также предлагает потребителям разные модификации готовых систем. К примеру, простая модель для дома стоит от 300 у.е. Но есть и модели с дополнительным оборудованием, которое существенно упрощает эксплуатацию. Это могут быть насосы и различные датчики. Цена таких устройств стартует от 550 у.е.

Домашний солнечный водонагреватель своими руками: схема конструкции

Бытует мнение, что устройства для нагрева от солнца имеют сложную конструкцию. Однако можно сделать солнечный водонагреватель своими руками. Схема коллектора, входящего в его состав, проста. Ее можно собрать из имеющихся запчастей или сконструировать из новых. Она представляет собой змеевик из тонкого легко нагреваемого металла, установленный на платформу и защищенный стеклом. Соорудить солнечный водонагреватель своими руками можно за сутки. Для этого потребуется подготовить монтажную площадку в виде бетонного или плиточного покрытия. Смонтировать на ней платформу из имеющихся легких, но прочных материалов, к примеру, дерева. И установить ее при помощи анкеров под углом на площадку.

Платформа с креплениями для змеевика окрашивается в черный цвет. Поверх устанавливаются трубы и соединяются воедино. Их также окрашивают. Сверху устанавливается обычное одинарное или двойное стекло толщиной от 4 мм, которое закрепляется в направляющих на платформе. На выведенные трубы змеевика устанавливают краны и при помощи коротких шлангов подключают к насосу.

Вакуумная модель и ее особенности

Схема солнечного водонагревателя на основе вакуума совершенно иная. Она гораздо сложнее и требует профессиональных конструкторских навыков. В ее структуру входит: теплообменник с наружной изоляцией и клапаном, подключенные к нему вакуумные трубки, расширительный бак, установленный внутри теплообменника, электронагреватель, соединительные трубки и сливной кран.

Также он может включать рабочую станцию, контроллеры и датчики в зависимости от выбранного типа. Вакуумные трубки имеют многокомпонентную структуру, состоящую из собственно трубок, созданных из ударопрочного стекла, абсорберов, располагаемых внутри трубок, и ряда прочих вспомогательных элементов. Вариант такой конструкции собирается преимущественно из уже готового набора. Купив его, можно с легкостью смонтировать солнечный водонагреватель. Цена на него колеблется в зависимости от выдаваемой мощности (количества кВт).

Преимущества и недостатки пассивных и активных типов

Солнечные водонагреватели с самотечным передвижением теплоносителя называют пассивными. При выборе такого варианта следует учитывать проблему его размещения. Движение воды здесь происходит благодаря разнице плотности холодного и нагретого теплоносителя. Поэтому такая система должна предусматривать наличие накопительного бака и продуманную систему трубопровода. Такие гелиосистемы имеют низкую скорость накопления нагретой жидкости и это их основной недостаток. Но все плюсы от других гелиосистем в них присутствуют. Это низкое энергопотребление, отсутствие вредных испарений и выделений, экономическая целесообразность. Поэтому солнечные водонагреватели в случае применения элементов активизации потока жидкости становятся практически незаменимыми. Однако для этого требуются дополнительные источники энергии, их питающие, поэтому энергетически независимыми они не являются, в отличие от самотечных пассивных моделей.

Среднему классу высокоэффективные солнечные водонагреватели не по карману. Их конструкция включает ряд дорогостоящих компонентов, срок окупаемости которых измеряется годами. Но энергонезависимый солнечный водонагреватель, своими руками выполненный – не выдумка. Его без проблем можно изготовить в домашних условиях. Кроме того, на рынке представлен широкий ассортимент бойлеров, использующих солнечную энергетику, от мировых производителей. Большая часть подобных гелиосистем использует коллекторы, устанавливаемые на крышах зданий и на прилегающей к ним территории под углом, оптимально подобранным для заданной климатической зоны. Часть таких изделий полностью энергонезависимы от других источников энергии. Подбор модели происходит исключительно по выдвигаемым требованиям к мощности устройства и возможности его установки в заданных условиях. Их применение может иметь временный или постоянный характер для нагрева воды с конкретной заданной целью или для общего пользования.

Солнечные водонагреватели своими руками: схема

РУКАМ – РАБОТА, ДУШЕ – ПРАЗДНИК

Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечный водонагреватель (коллектор) –

незаменимый помощник в домашнем хозяйстве.

Коллектор нужного размера и конструкции способен обеспечивать

горячей водой семью из нескольких человек,

экономя при этом сотни – тысячи рублей,

которые тратятся на электричество и другие виды энергоресурсов.

Если на вашей даче еще нет электричества и газа,

и нагрев воды представляет определенную трудность,

предлагаю сделать солнечный водонагреватель для душа и мытья посуды

из материалов которые зачастую можно найти на свалке.

Для начала необходимо отыскать неисправный холодильник,

а именно портебуется его змеевик, который закреплен на задней стенке.

После того как змеевик демонтирован, его необходимо промыть струей воды,

чтобы избавиться от старого фреона.

Запасаемся рейками, которые нам в будущем понадобятся для изготовления каркаса.

Нашелся старый резиновый коврик, который зачастую подстилают под дверь.

Стекло, так-же не обязательно покупать.

Его можно демонтировать из старого окна, которые обычно выбрасывают на мусорку,

при замене на пластиковые окна.

Поскольку наш резиновый коврик оказался великоватым,

было принято решение его подрезать, в размер будущего каркаса.

Из реек сбиваем каркас,

таким образом чтобы змеевик свободно помещался между реек.

Примеряем змеевик и резиновый коврик к каркасу.

Отмечаем место крепления нижней рейки каркаса и места пропилов для выхода трубок.

Устанавливаем нижнюю рейку каркаса,

растилаем фольгу между резиновым ковриком и каркасом.

С обратной стороны каркаса, набиваем рейки для придания жесткости конструкции.

Скотчем тщательно проклеиваем все щели между каркасом и фольгой.

Это необходимо для того чтобы более прохладный внешний воздух

не попадал внутрь коллектора.

Для подвода воды к змеевику, была приобретена ПВХ трубка.

Герметизация соединений трубок и змеевика, бала обеспечена скотчем.

Для крепления змеевика использовались хомуты, которые были сняты с холодильника.

Крепление хомутов, так-же было обеспечено скотчем.

Накрываем нашу конструкцию стеклом и проклеиваем по периметру скотчем.

Самодельный солнечный коллектор готов.

Для наилучшего нагрева солнечные лучи должны падать

на поверхность коллектора под прямым углом.

Поэтому завершает работу крепление опорных элементов конструкции.

Чтобы стекло от жары не поехало, внизу необходимо вкрутить парочку шурупов,

которые будут служить упорами.

Теперь осталось прикрепить бак для аккумулирования горячей воды.

Циркуляция происходит только вследствие естественной конвекции.

При нагреве вода в коллекторе расширяется, становится менее плотной,

поднимается вверх по коллектору и через трубу

поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора.

В результате более прохладная вода у днища бака вытесняется

и перетекает по другой трубе в нижнюю часть коллектора.

Эта вода в свою очередь нагревается и поднимается в бак.

Пока светит солнце, вода будет постоянно циркулировать по этому контуру,

все более нагреваясь.

Вследствие того, что бак приподнят над коллектором,эффект опрокидывания циркуляции в результате ночногоохлаждения теплоносителя в коллекторе сводится на нет,так как холодная вода просто скапливается в нижней точке системы(на дне коллектора), в то время как теплая вода остается в баке.Такая простенькая конструкция солнечного коллектора,способна нагреть воду в солнечный день, до 70 градусов

Как своими руками сделать солнечный водонагреватель?

Почему солнечные водонагреватели приобретают всё большую популярность среди населения? Это обусловлено как экологическими проблемами, так и экономией средств на энергоресурсах. Развитые страны сегодня вкладывают большие финансовые средства в разработку проектов, связанных с использованием солнечной энергии. В результате на свет появляется много различных устройств для производственной сферы и бытового использования. Но для многих сегодня приобретать такие устройства довольно дорого. Поэтому становится популярным изготовление солнечных водонагревателей своими руками. Сегодня мы поговорим об этом подробнее.

Принцип действия солнечного водонагревателя

Для того чтобы изготовить работающий солнечный водонагреватель, нужно понять его принцип работы. Лучше всего рассмотреть схему работы водонагревателя на примере вакуумного водонагревателя промышленного изготовления. Такое устройство может подогревать воду даже в зимнее время при умеренных морозах. Всё, что для него нужно, это солнце.

Солнечный водонагреватель или коллектор представляет собой батарею из нескольких стеклянных трубок. Внешняя трубка изготавливается из кварцевого стекла. В ней находится ещё одна трубка, выкрашенная в чёрный цвет. Во внутреннюю трубку закачивается вещество, которое испаряется при низкой температуре. Между внешней и внутренней трубками откачан воздух, то есть, создан вакуум. Это необходимо для того, чтобы избежать потери тепла и исключить воздействие окружающей среды. Внутренняя трубка поглощает солнечное излучение и, за счёт испарения рабочего вещества передаёт тепло в воде, циркулирующий во внешнем контуре.

Функционирование вакуумного солнечного водонагревателя состоит из следующих этапов:

• Рабочее вещество во внутренней трубке под действием солнечного тепла переходит в парообразное состояние. Пар поднимается в верхнюю часть;
• Через стенки этой трубки рабочее вещество контактирует с водой, которая проходит по медному коллектору в верхней части водонагревателя. В результате рабочее вещество нагревает воду в коллекторе;
• Рабочее вещество охлаждается, переходит в жидкое состояние и стекает вниз трубки;
• После этого цикл повторяется;
• Вода, которая была нагрета в медном коллекторе, проходит по змеевику бойлера и подогревает воду во внутреннем контуре. И эта вода уже используется для отопления или ГВС.

На изображении ниже показана схема работы вакуумного солнечного водонагревателя.

Принцип работы вакуумного водонагревателя

Кварцевое стекло, из которого выполняются вакуумные трубки, имеет способность пропускать ультрафиолетовые волны. В результате внутренняя трубка и вещество в ней могут поглощать солнечную энергию в облачный день и холодное время года.

Такую вакуумную установку сделать в домашних условиях своими руками нереально. А вот плоский водонагреватель с абсорбером вполне можно сделать самостоятельно. Для этого изготавливается прямоугольный корпус и в него помещается медный змеевик, который сообщается с накопительным баком. Задняя стенка этого корпуса должна иметь хорошее утепление, чтобы не было потерь тепла. Вода в контуре может циркулировать под действием разницы температур или прогоняется насосом.

Медную трубку змеевика чаще всего припаивают к пластине из меди (или другого металла с высокой теплопроводностью) или запрессовывают в неё. Эта пластина вместе со змеевиком выкрашивается в чёрный цвет, чтобы лучше собирать солнечное тепло. Лицевая сторона плоского коллектора защищена прочным стеклом. Все стыки должны быть промазаны термостойким герметиком.

Плоский солнечный водонагреватель

Этот вариант плоского солнечного водонагревателя не такой дорогой, как вакуумный. Естественно, что его эффективность существенно ниже. Он эффективно работает только в летнее время года и в безоблачную погоду. Такая конструкция может быть собрана своими руками. Некоторые также делают ещё один вариант. Устанавливают обычный электрический водонагреватель, а питание для него вырабатывают солнечные батареи. А также получается бесплатное отопление или ГВС. Такая система может работать круглый год, но здесь потребуются более дорогое оборудование, а значит, более ощутимые первоначальные вложения.

Разновидности солнечных водонагревателей

Помимо вышеназванных вакуумных и плоских водонагревателей есть также и другие более простые варианты, которые можно реализовать своими руками в домашних условиях. Из самых простых солнечных водонагревателей можно назвать простую бочку с водой на крыше летнего душа.

Солнечные водонагреватели можно подразделить в зависимости от напора воды на пассивные и активные. На пассивных моделях вода двигается под действием гравитации или конвекции. Эти нагреватели более дешёвые и их легче сделать своими руками, но их производительность небольшая. Активные водонагреватели имеют в своей конструкции электрический насос, контроллер, различные клапана.

Активные модели солнечных водонагревателей можно разделить:

• С закрытым контуром, где применяется антифриз. Могут функционировать при отрицательных температурах;
• С открытым контуром.

Водонагреватели также бывают проточного или накопительного типа.

Накопительные водонагреватели

В этом случае вода нагревается под действием солнечного излучения в каком-либо резервуаре. После того как она нагреется до нужной температуры, у вас сразу будет большой объем воды.

Самый простой обогреватель, а именно, бак на летнем душе, относится к накопительному типу. Ёмкость бака может быть любая в зависимости от того, на сколько членов семьи он рассчитан. Его окрашивают в чёрный цвет, а в нижней части делается отверстие для душевой насадки. Сверху нужно отверстие для заполнения бака водой. Бак иногда заменяют кубом из металла или простой металлической бочкой с открытым верхом.

Простейший солнечный водонагреватель

Если сделать некоторую доработку, то подобный накопительный бак на крыше вполне может снабжать дом тёплой водой в летнее время года. Бак соединяется с бойлером, где тёплая вода будет дольше сохранять температуру. Если день пасмурный и нагрев небольшой, то воду в бойлере можно будет подогреть электро или газонагревателем. Это даст некоторую экономию электроэнергии или газа.

Проточные водонагреватели

Здесь смысл заключается в том, что вода нагревается в процессе прохождения по длинной системе шланги или труб, по которым она прогоняется. Проходить по системе трубок вода может как самотёком, так и под давлением насоса. В самодельных солнечных водонагревателях используются самые простые и недорогие материалы.

К примеру, в качестве системы трубок могут использоваться обычными с садовые шланги для полива. Они укладываются на тёмный, матовый материал. Это может быть резина, покрашенный в чёрный цвет пенопласт, рубероид и так далее. Если вы делаете конструкцию на один сезон, то можно сложить шланг обычной бухтой, подключить к воде, и всё.

Проточный солнечный водонагреватель

Если делаете водонагреватель на длительный срок, то следует изготовить деревянный прямоугольный ящик, дно накрыть тёмным материалом и выложить на нём змеевик из шланга. Лицевая часть закрывается стеклом и получается стандартный плоский солнечный водонагреватель. Не забудьте оставить зазор около 1,5─2 см между змеевиком и стеклом.

Шланги трубы соединяются с помощью обыкновенных червячных хомутов. Длину шланга подсчитать довольно сложно потому, что должно учитываться множество различных параметров. Температура воздуха, число солнечных дней, свойства используемого материала и так далее. Так, что здесь длину змеевика нужно подбирать в экспериментальном порядке.

Есть примеры, когда люди делали бюджетный вариант солнечного водонагревателя с использованием шланга и пластиковых бутылок. Шланг при этом нанизывался на бутылку, для чего в донышке прорезалось отверстие по его диаметру. И затем такую конструкцию укладывали на шиферной крыше. Здесь важно подобрать шланг по горлышку бутылки и сделать конструкцию наиболее герметичной. Тогда будет происходить быстрый и существенный нагрев воды в шланге.

Изготовление солнечного водонагревателя своими руками

Чтобы сделать систему нагрева воды для дачного летнего домика, не требуются какие-то капитальные сооружения. Здесь потребуются небольшие вложения и не так много времени.

Какие материалы потребуются?

• Доски и деревянные бруски (количество в зависимости от размера короба, который вы будете делать);
• Плита ДСП для задней стенки;
• Жестяной лист или кровельное железо размером с заднюю стенку короба;
• Медный змеевик;
• Закалённое стекло;
• Термостойкая матовая краска чёрного цвета;
• Пенопласт, стекловата или другой теплоизоляционный материал.

Из досок нужно изготовить короб размером примерно 2 на 1 метр. Днище для него изготавливается из плиты ДСП. Бруски используются в качестве распорок в нескольких местах для того, чтобы придать жёсткость будущей конструкции. На дно полученного короба укладывается пенопласт или другая термоизоляция. Медный змеевик прикрепляется металлическому листу. Таким образом, вы получаете основной компонент солнечного водонагревателя ─ абсорбер. Когда будете гнуть медную трубку, смотрите, чтобы не было изломов. Есть примеры, когда люди при изготовлении водонагревателя своими руками, использовали змеевик от старого холодильника.

На изображении ниже можно посмотреть плоский солнечный водонагреватель в разрезе.

Плоский водонагреватель в разрезе

Металлический лист со змеевиком прикрепляется к коробу. Для этого вам пригодятся бруски жёсткости, которые были сделаны ранее. Изнутри вся эта конструкция окрашивается в чёрный матовый цвет. Не забывайте, что краска должна быть термостойкой. Красить следует в 2 слоя. Когда краска просохнет, накрываете этот короб с лицевой стороны термостойким стеклом. После этого нужно промазать герметиком все швы, стыки, отверстия для патрубков и так далее.

Расширительный бак делается объем примерно на 100 литров. Сделать его можно из бака, бочки, сварить металлический куб или любым другим способом. Очень важно сделать для бака наружный слой теплоизоляции. В нижней части бака устанавливается медный змеевик в виде спирали и соединяется с коллектором. Наполнение бака водой будет происходить из водопровода, скважины или любого другого источника, который имеется у вас на участке. Для контроля уровня воды в этой ёмкости должен быть поплавковый кран.

Солнечный водонагреватель нужно установить на место, максимально освещаемое солнечными лучами. После этого нужно соединить коллектор со змеевиком теплообменника, который находится в баке. В контуре теплоносителя воды будет циркулировать под действием водяного насоса небольшой мощности. В систему с коллектором можно залить как в воду, так и антифриз. Антифриз может понадобиться на тот случай, если вы будете использовать водонагреватель при отрицательной температуре (например, во время ночных заморозков). Вот и всё, система нагрева воды готова к использованию.

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

Солнечный водонагреватель своими руками

Горячая вода на даче или в частном доме - желанная роскошь, которой до сих пор похвастаться могут далеко не все. К счастью, можно своими руками с минимумом затрат создать солнечный водонагреватель, который обеспечит необходимым количеством горячей воды и при этом будет бесплатным в эксплуатации. Приятным бонусом является экологическая чистота такого оборудования.

Что такое солнечный нагреватель воды?

Для солнечных водонагревателей давно существует термин - гелиоколлектор. Но так как подобная техника заводского производства стоит в районе $300-400, она не получила распространения и используется лишь единицами. Однако сделать солнечный нагреватель под силу практически каждому. При этом размер экономии колоссальный, самодельный прибор будет стоить раз в 10 меньше.

Принцип работы солнечного нагревателя воды невероятно прост: его темная (желательно, черная) поверхность нагревается, то есть поглощает тепло, а затем отдает его воде. Чаще всего такие конструкции используются в летних душах, а также устанавливаются на крышах домов, подводятся к рукомойнику на кухне или к ванной комнате, если таковая имеется.

Примечательно, что работа самодельного гелиоколлектора не требует наличия насоса, не запитывается от электрической сети, то есть она полностью автономна. Для нагрева воды необходимо лишь наличие солнца, а оно в России исправно ярко светит 5-7 месяцев в году. Даже зимой самодельная солнечная батарея сможет неплохо нагреть воду.

Заводской коллектор - это прямоугольная черная пластина с пластиковой или стеклянной поверхностью, внутри которой находится металлическая пластина (плоский коллектор) или теплообменник - металлические/пластиковые трубочки с жидкостью (жидкостный коллектор). Так как нам необходим именно нагреватель воды, последний вариант подходит идеально, и мы будем рассматривать именно способ его изготовления.

С помощью солнечного водонагревателя можно нагреть воду в баке до 50 градусов, и этого более чем достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.

Конструкция солнечного водонагревателя

Структура солнечного водонагревателя невероятно проста:

• рама (корпус);
• абсорбер (поглотитель);
• теплообменник;
• стекло.

Уточним, что при правильной установке солнечного водонагревателя нет необходимости в использовании насоса. Движение воды осуществляется благодаря конвекции. Теплая жидкость сама поднимается вверх по системе, уступая место холодной воде из бака.

Создание корпуса для водонагревателя

Справедливости ради уточним, что наличие корпуса в принципе не обязательно, если водонагреватель предполагается установить в одном определенном месте навечно. Но так как ничего вечного не существует, а в разные периоды года требуется устанавливать гелиоколлектор под разными углами, чтобы его поверхность была перпендикулярна солнечным лучам, лучше создать модель с корпусом. Это требует не так много усилий, а пользы будет больше.
Если в хозяйстве имеется ненужная оконная рама - она является готовым корпусом для солнечного водонагревателя. Если же рамы нет, ее можно быстро сделать своими руками.


Первое, с чем необходимо определиться - это размер корпуса. Вариантов множество, но чаще всего ширина составляет 40-80 см, а высота - 60-200 см. Но можно выбрать любые другие параметры, лучше подходящие к предполагаемым условиям использования.

Раму удобно выполнить из пластика, металла или дерева. Сгодится все, что есть под рукой. При этом высота профиля должна быть 3-6 см, чтобы внутри осталось достаточно место для закрепления теплообменника.

Когда рама готова, к ней прикрепляется дно: лист металла, пластика, фанеры и т. д. на выбор.

Создание абсорбера

Абсорбер или поглотитель - это по сути дно нашего корпуса. У него две задачи: удерживать теплообменник на месте и поглощать солнечное тепло. Чтобы задача поглощения выполнялась лучше, стоит проделать такие действия:

• на дно уложить слой теплоизоляционного материала;
• на теплоизоляцию уложить лист оцинковки (лучше медный лист, но это намного дороже);
• окрасить металл матовой черной краской для наилучшего поглощения тепла.

Когда краска высохнет, переходим к созданию теплообменника.

Варианты теплообменника для солнечного водонагревателя

Существует несколько вариантов теплообменников при создании гелиоколлектора:

• медный (металлический) радиатор;
• «змейка» из пластиковой трубы;
• сотовый полипропилен с продольными ячейками.

Наиболее высокий КПД имеет медный радиатор, состоящий из двух медных труб дюймового диаметра, между которыми параллельного друг другу расположено много труб меньшего диаметра (на подобие лестницы).

Но у такого теплообменника немало минусов: дороговизна меди, сложность создания (приходится все трубочки припаивать самостоятельно или оплачивать работу сварщика).

Для создания теплообменника из полипропилена необходим экструдер, поэтому в итоге изделие также будет стоить дорого.

Поэтому для бытового использования гораздо удобнее использовать черную пластиковую или металлопластиковую трубу 1/2 дюйма в диаметре. PEX или PEX-Al-PEX-труба укладывается «змейкой» вдоль абсорбера, закрепляясь скобами. Такую укладку с фиксацией можно выполнить всего за несколько минут.

Концы труб выводятся за пределы корпуса, на них устанавливаются соединительные муфты, с помощью которых будет осуществляться подсоединение к трубам, ведущим к баку.

Каждый год традиционные источники энергии дорожают, и конца этой гонке цен не видно. А между тем мощнейший источник энергии, который мы видим почти каждый день, «работает» совершенно бесплатно. И если пока человечество не научилось достаточно эффективно получать энергию напрямую в виде электричества, то тепловую энергию солнца может использовать любой человек, – было бы желание!

Ведь в солнечной местности светило посылает приблизительно 1 кВт энергии каждый час. Грех не воспользоваться таким источником хотя бы для нагрева воды. При этом расходы по созданию и установке водонагревательного устройства – минимальны. Изобретатели на просторах страны уже давно используют самые различные установки для нагрева воды.

Среди них есть простейшие и более сложные, с автоматическим управлением. Всё зависит от технической подготовленности, финансовых возможностей и, конечно же, желания.

Как же умельцы получают сегодня горячую воду от солнца?

Создать солнечный нагреватель своими руками совсем несложно.

Это самый простой вариант.
Обычную ёмкость в виде бочки, старого бака, устанавливают на крыше летнего душа или дома, сарая и подключают через шланг к обычному крану.

Если ёмкость окрасит в чёрный цвет, нагрев будет происходить быстрее.

К концу дня вода прогревается примерно до 45С. Эти данные справедливы для полиэтиленового бака в 200-300 литров. Желательно, чтобы он был плоским – это повышает эффективность нагрева.

Весь минус в том, что всю воду необходимо использовать вечером, т.к. утром она станет холодной.

Чтобы «ликвидировать» этот недостаток, придётся утеплять саму ёмкость или сливать нагретую воду в опять-таки утепленный резервуар. Можно воду просто подать в бойлер и, когда она остынет, подогреть. Хоть сколько-то электричества, но экономится.

Ещё один вариант – держать бойлер постоянно подключённым к установленному на крыше резервуару. Тогда вода будет постоянно циркулировать; её можно будет использовать в режиме «онлайн».

Существенный недостаток системы в том, что она не работает при температуре ниже +20С. Поэтому существуют и другие способы нагрева воды в межсезонье.

Солнечный водонагреватель – коллектор

Такое устройство считается наиболее эффективным. Здесь всё дело – в материале, из которого изготавливается коллектор. Чаще всего это:

• сталь
• латунь.

Но сборка с применением металла трудоёмка (пайка, сварка, уплотнения и т.п.), поэтому используют другие материалы. Есть вариант применения полипропиленовых труб, – они стоят дешевле. Однако их соединение также может вызвать трудности, связанные с уплотнением стыков.

Другой минус – значительная деформация при нагреве, у металлопластиковых труб это не так заметно, но полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения. Этот недостаток может вызвать протечки в системе.

Есть оригинальное и простое решение, заключающееся в использовании садового шланга, как солнечного коллектора. Весь процесс сборки ограничивается скручиванием его в спираль и помещением в подходящий ящик.

Отличная гибкость, отсутствие соединений гарантируют отсутствие протечек, а длина шланга позволяет подсоединять его непосредственно к сантехническим приборам без промежуточных соединений.

Производительность такой системы зависит от длины шланга. При его диаметре в 2,5 см и температуре воздуха не менее +25С, один метр шланга нагревает 3,5 литра воды до +45С.

Выходит, что в солнечный день к вечеру 10 метров «выдадут» вам 280 литров горячей воды. Система работает при понижении температуры до +8С.

Как происходит процесс нагрева воды

Солнечные лучи попадают на спираль через стекло и нагревают спираль. Нагретая вода становится источником длинноволнового излучения, которое отражается от стекла. Т.е., солнечные лучи оказываются в своеобразной тепловой «ловушке».

1. Для создания этого обогревательного устройства понадобится ящик, куда будет помещаться спираль из шланга чёрного цвета, использование других оттенков приведет к потере 5% тепла. Он может быть резиновым или из ПВХ. Диаметр – не менее 1,9 см, толщина стенок не более 2,5 мм.
2. Шланг присоединятся к бойлеру, который должен быть выше спирали. Дно ящика необходимо утеплить пенопластом, окрашенным в чёрный цвет.
3. Сам ящик сверху закрывается оконным стеклом (органическое не подойдёт из-за того, что плохо удерживает солнечное излучение).
4. Между стеклом и ящиком необходимо установить резиновую прокладку.

Водонагреватель из бутылок ПЭТ

Мысль в том, чтобы сначала создать модули (по 3 бутылки, можно и 4, 5), затем каждый из них подсоединить к пластиковой трубе, которая подключается с одной стороны к источнику холодной воды, с другой – выдаёт горячую жидкость. Лучше всего использовать бутылки ёмкостью в 2-2,5 литра. Соединять их надо по принципу «горлышко в дно».

• Для этого в дне вырезается отверстие под горлышко диаметром 26 мм. Отверстие должно быть расположено строго по центру. Поэтому сначала наметьте центр, просверлив дырку сверлом 3-6 мм.
• Чтобы обеспечить герметизацию, резьбу на горлышке смажьте герметиком и оставьте конструкцию в неподвижном состоянии на 2-3 дня. На дне верхней бутылки сделайте отверстие!
• Модуль из трёх бутылок таким же способом (можете придумать и какой-то другой) присоединяются к пластиковой трубе, в один конец которой входит холодная вода.

Число модулей может быть и большим. Для получения 200 л горячей воды надо где-то 110 бутылок – это три квадратных метров площади.

• Получившийся блок разместите в ящике, закрытом оконным стеклом. Угол наклона – от 10-ти до 30-ти градусов.

Получившаяся система гораздо эффективнее чёрной бочки с водой, установленной на крыше.

Большинство самодельных конструкций по нагреву воды солнцем летом дают экономию 70-80% энергии, растрачиваемой на нагревание. Осенью, весной – до 40%. При этом за год у светила «забирается» до 400 кВт/ч на человека! Есть о чём подумать.

Человечество активно жжёт нефть, газ, уголь, торф, дрова и другие виды топлива, чтобы обеспечить себе комфортное существование, приготовление пищи и реализацию других потребностей. Тем самым оно засоряет атмосферу, отравляя природу в собственном доме. Замкнутый круг. Разорвать его можно, только используя альтернативные источники энергии, одним из которых является солнечный свет. Он поможет вырабатывать электричество, греть воздух или воду при помощи устройств, которые можно изготовить собственноручно.

Как работают солнечные водонагреватели, в чём выгода

Распространёнными способами использования энергии солнца в настоящее время являются два направления: выработка электроэнергии и прямой нагрев воды для хозяйственных и санитарных нужд. Накопленный опыт технических решений в этом направлении говорит об их достаточной эффективности, следствием чего становится значительная экономия затрат на отопление и горячее водоснабжение.

Солнечные коллекторы могут применяться для отопления и нагрева воды не только в летнее время, но и в течение всего года

Разовые затраты на изготовление позволят в дальнейшем регулярно получать бесплатное тепло и использовать его по своему усмотрению.

Классификация солнечных водонагревателей

Устройства для утилизации солнечной энергии можно условно разделить на виды по разным признакам. Например, по применяемому способу циркуляции теплоносителя:

Можно разделить водонагреватели по конструкционным особенностям греющего коллектора:

Классификация по типу греющего контура:

Ориентируясь по принципу действия, можно разделить водонагреватели на активные и пассивные:

Особняком стоят коллекторы воздушные, в которых преобразование энергии производится нагревом воздуха, естественным образом попадающего в атмосферу помещения. К недостаткам такого способа можно отнести ограниченность применения по времени года, поскольку летом такая функция не востребована.

Воздушный солнечный водонагреватель имеет самое простое устройство

Какой солнечный водонагреватель лучше изготовить своими руками

Выбор конструкции и вида солнечного водонагревателя зависит от назначения устройства. Простейшим по исполнению является летний душ.

Строительство летнего душа

Для устройства этого объекта нужно сделать кабинку. Можно использовать любой водостойкий листовой материал. Главное требование - удобство применения и прочность каркаса, поскольку ёмкость придётся размещать на крыше.

В качестве ёмкости можно использовать бак грузового автомобиля. Он идеально подходит по форме, окрашен в чёрный цвет и снабжён как заливным, так и сливным отверстиями. Параллельно с коллекторным баком устанавливается ёмкость для холодной воды, которую нужно защитить от воздействия солнечных лучей. Из дополнительного оборудования применяется только смеситель.

В качестве ёмкости для воды используется бак чёрного цвета

От летнего душа часто практикуется подача горячей воды в летнюю кухню. Это зависит от места её расположения, поэтому важна предварительная планировка подворья с учётом и этого обстоятельства.

Летний душ с солнечным водонагревателем, сделанным своими руками, надёжен и экономичен

Горячее водоснабжение дома

Горячая вода в загородном доме нужна в холодное время года, поскольку летом в доме только отдыхают, остальные потребности удовлетворяются летней кухней, сезонным душем и бассейном, в которых можно просто устроить солнечные нагреватели.

Для межсезонья и холодного времени года использование солнечной энергии связано с дополнительными затратами на утепление коллекторов и трубопроводов к ним.

Монтаж водяного коллектора можно производить с использованием циркуляционного насоса, бойлера косвенного нагрева и приборов контроля за температурой и давлением в системе. В изолированном первичном контуре целесообразно использование в качестве теплоносителя минерального трансформаторного масла, имеющего большую теплоёмкость по сравнению с водой и пониженную температуру замерзания. Однако при любом теплоносителе в систему нужно встроить котёл дополнительного нагрева на случай сильных морозов. Для этой цели лучше применять индукционный нагреватель, который легко изготовить своими руками с использованием сварочного инвертора. Его включение в работу можно устроить в автоматическом режиме, если речь идёт о дачном доме без постоянного проживания. Индукционный котёл не является объектом поднадзорности технических служб.

Вода из бойлера косвенного нагрева может быть использована как в бытовых целях, так и на отопление.

Для горячего водоснабжения и отопления загородного дома лучше использовать двухконтурный коллектор

Расчёт мощности солнечного коллектора

По фактическим расходам считается, что для удовлетворения потребности одного человека в горячей воде требуется от двух до четырёх киловатт тепловой энергии.

Для примера произведём расчёт мощности для реальных условий Подмосковья.

Исходные данные:

Показатель инсоляции зависит от региона

Расчёт площади поглощения солнечной энергии для одной трубки, учитывая, что приведённая величина соответствует коллектору из 15 элементов: 2,35 м 2 / 15 шт. = 0,15 м 2 . Соответственно, приведённая величина для 1 м 2 составит: 1 / 0,15 = 6,67 (штук), то есть регистр коллектора указанной площади будет состоять из 7 трубок.

Рассчитываем тепловую мощность одной трубки, что позволит определить необходимое их количество для удовлетворения средней потребности в энергии. Получаемая от одного нагревателя мощность из расчёта потребления на день рассчитывается из соотношения: N = S * I * K, где:

N = 0,15 * 1173,7 * 0,67 = 117,95 киловатта в час на метр квадратный.

Средний показатель выработки энергии за сутки составит (с учётом продолжительности светового дня) для Подмосковья 0,325 киловатта в час. А годовая экономия с одного квадратного метра составит: 117,95 * 7 = 825,6 киловатта в час.

Таким образом, выработка тепловой энергии солнечным коллектором в 2,35 квадрата достигает 8 киловатт в день. Обратившись к началу, можно убедиться, что коллектор приведённой величины полностью отвечает потребностям в горячей воде для семьи из трёх человек.

Приведённая методика весьма условна, однако, как показывает практика, вполне достоверна для определения основных параметров коллектора.

Мощности одного коллектора достаточно для семьи из трёх человек

Подготовительные мероприятия

Приняв решение об изготовлении солнечного коллектора своими руками, необходимо осуществить ряд обязательных мероприятий по его подготовке:

Чем более внимательно выполняется этот этап, тем меньше придётся бегать впоследствии за недостающим.

Солнечный водонагреватель своими руками можно изготовить из различных материалов

Материалы и инструменты, технология сборки

Рассматриваем потребность в материалах и изделиях параллельно с описанием технологии изготовления солнечного коллектора. Такая работа может быть выполнена в следующем порядке.

Изготовление корпуса

Для этого понадобятся:

Последовательность сборки:

Монтаж коллектора

Изготавливая этот ответственный узел своими руками, можно использовать стальные штампованные радиаторы от холодильника или отопления. Для этого необходимо:

По окончании сборки коллектора установить лицевую стенку из поликарбоната. При этом отверстия под винты должны быть на 1–1,5 мм больше диаметра винтов для компенсации теплового расширения.

Монтаж контура

Операция выполняется в соответствии с ранее разработанным проектом в следующем порядке:

По ходу монтажа нужно определить высшую точку системы и установить на ней клапан стравливания воздушных пробок. В нижней точке нужно установить сливной кран для удаления теплоносителя в аварийных условиях.

Производя сборку системы, нужно применять материалы для уплотнения резьбовых соединений в виде льняной пакли или уплотнительного материала из фторопласта.

Сборка системы

Операция заключается в установке коллектора в корпусе на место постоянного расположения. Это должен быть южный склон кровли здания. Порядок выполнения работ:

Видео: как самостоятельно сделать солнечный коллектор

Особенности использования солнечных коллекторов

Система отопления или горячего водоснабжение в доме постоянного проживания всегда находится под контролем, что позволяет использовать её с минимальным набором контрольных приборов. Всегда есть возможность вовремя отреагировать на изменения погоды или возникновение критических нарушений в её работе.

В условиях дачного дома нужно предусмотреть ряд блокировок от различных сбоёв, вплоть до полной безопасной остановки работы. Это предполагает использование дорогостоящей аппаратуры. Для дачного варианта также весьма полезной будет возможность установки дежурного режима, позволяющего поддерживать в помещениях минимальную необходимую температуру во время длительного отсутствия хозяев.

В замкнутых двухконтурных системах всегда сохраняется возможность использования нагретой воды из бойлера как для системы отопления, так и для бытовых нужд. Длительное отсутствие хозяев предполагает, что бытового расхода не будет, а автоматизация отопления - давно отработанная операция.

Использование солнечной энергии эффективно и целесообразно. Покупные водонагреватели могут стоить достаточно дорого, но их применение позволит сэкономить на электроэнергии. Кроме того, простую модель солнечного коллектора можно изготовить самостоятельно, из подручных материалов.