Как изготовить солнечный коллектор своими руками

Сегодня солнечные коллекторы представляют собой одну из наиболее эффективных технологий, которая способна функционировать с использованием энергии солнца.

Если рассматривать пример, то там коэффициент полезного действия панелей фотоэлектрического типа находится в промежутке от 14 до 18%, а солнечные коллекторы способны наиболее эффективно использовать ресурс – здесь этот показатель может достигать 95%.

Если говорить коротко, то солнечные коллекторы были рассчитаны на поглощение тепловой энергии солнечных лучей, ее аккумулирование и дальнейшее направление на нужды людей.

Конструкция солнечного коллектора имеет в себе следующие элементы:

  1. Коллектор;
  2. Тепловой аккумулятор (в его качестве практически всегда выступает водяной бак);
  3. Контур, направленный на теплообменный процесс.

Через коллектор проходит теплоноситель, обычно в его роли выступает жидкость. Температура коллектора повышается под воздействием солнечных лучей. После этого полученная энергия за счет теплообменника переходит в воду в баке.

Нагревшаяся вода находится в баке до тех пор, пока не понадобится, в частности, для отопления дома, горячего водоснабжения. Чтобы температура воды в течение длительного времени сохраняла тепло, бак должен быть оснащен наиболее хорошей теплоизоляцией.

Стоит отметить, что солнечный коллектор может пропускать через себя теплоноситель как естественным, так и принудительным способом. В баке, который будет накапливать в себе теплую воду, стоит установить электронагреватель со специальным датчиком, который будет активизироваться, когда температура воды в системе будет ниже определенного показателя.

В частности, это будет довольно полезно, если на улице будет стоять пасмурная погода или же в зимнее время, когда солнечный день продолжается в течение нескольких часов.

Солнечный коллектор

Виды коллекторов

Всего есть несколько разновидностей солнечных коллекторов. Несмотря на то, что они все используют солнечную энергию в процессе своей работы, эти устройства будут отличаться друг от друга как техническими свойствами, так и внешним видом.

Разновидности коллекторов следующие:

  • Открытые;
  • Вакуумные.

По сути, открытые солнечные коллекторы – специальная поверхность, сделанная из специальной резины или термостойкого пластика, который характеризуется высоким коэффициентом поглощения лучей солнца, а также устойчивостью по отношению к ультрафиолетовому излучению. У этих систем теплопоглощающий слой не покрыт стеклом.

Данные системы используются только в открытых гелиосистемах для того, чтобы подогревать воду в бассейнах. Открытый коллектор обладает целым рядом положительных характеристик:

  • Можно добиться довольно высокого показателя КПД;
  • Весит вся система не слишком много;
  • Устроена она достаточно просто;
  • Стоит дешево;
  • Устанавливать легко.

Несмотря на то, что преимуществ достаточно много, без недостатков тоже обойтись не удалось:

  • Коэффициент полезного действия сильно зависит от разности температуры;
  • Такая система весьма чувствительна к воздействию отрицательных температур;
  • Используется только для обогрева бассейнов;
  • Срок службы не слишком высокий;
  • Зависит от воздействия ветров и облачности.
Солнечный коллектор
Особенности солнечного коллектора, изготовленного своими руками

В нашей стране подобные устройства могут использоваться только в южных регионах. Для подогрева бассейна зачастую устанавливают дополнительно газовый котел, который выручает в зимние месяцы. Использование открытых солнечных коллекторов позволяет экономить расход газа примерно на 75-80%.

Вакуумный коллектор значительно более эффективен по сравнению с открытыми устройствами. Особенностью конструкции является то, что в ней в роли теплоизолятора выступает слой вакуум, который находится между наружным покрытием, сделанным из стекла, и теплопоглощающими элементами.

За счет использования вакуума тепловые потери сильно снижаются, а коэффициент полезного действия перестает напрямую зависеть от разности температур. С точки зрения устройства коллекторы бывают трубчатыми, каждая из которых является герметичной и плоской. Вакуум здесь нагнетается благодаря специальным насосам.

Подобные устройства обладают зеркальным эффектом, при котором теплоотдача находится в зависимости от того, насколько высоко оно стоит над горизонтом. Благодаря этому, тепловая мощность коллектора находится в довольно стабильном режиме.

Положительными характеристиками вакуумного коллектора являются следующие:

  1. Высокий коэффициент полезного действия на протяжении всего времени работы;
  2. Наивысший КПД в зимние месяцы.

Вакуумные коллекторы имеют и некоторые недостатки, из-за чего они пока что не получили достаточно широкого распространения:

  • Он стоит значительно дороже по сравнению с открытым;
  • Конструкция весит намного больше, а также занимает больше места, если сравнивать этот коллектор с другими разновидностями;
  • Эффективность работы в условиях средней полосы в зимние периоды не слишком высокая. Это получается в результате выпадения снега, образования инея;
  • Надежность оставляет желать лучшего, так как вся система подвержена воздействию твердых осадков, типа града;
  • С течением времени вакуум из некоторых трубок начинает уходить.

Солнечный коллектор

Инструкция по изготовлению

Вариант изготовления плоского солнечного коллектора

  1. В качестве материала, который будет поглощать солнечную энергию, будет здесь выступать сотовый полипропилен. Всех их объединяют за счет одной пропиленовой трубы.
  2. Коллектор такого типа всегда изготавливается впритык, из-за чего конструкция получается не слишком простой. Сначала берут две заглушки и просверливают в них отверстия, куда будут вставляться шланги.
  3. Пропиленовую трубу пропиливают вдоль, чтобы можно было соединить с ее помощью соединить ячейки сотового полипропилена. В связи с тем, что соединяться вся конструкция будет впритык, пропил нужно будет сделать в том числе и на заглушках.
  4. После этого всю конструкцию склеивают. Когда клей высохнет, коллектор помещают в корпус из фанеры и подключают к водоснабжению. Устанавливая коллектор, его нужно установить под незначительным углом, чтобы там началась естественная циркуляция воды.

Изготовление воздушного солнечного коллектора

  1. Воздушный коллектор делается довольно просто. В этом случае придется сделать одно отверстие в его стенке для оттока горячего воздуха, а прохладный будет подаваться с улицы.
  2. Для производства такой конструкции собирают корпус из влагостойкой фанеры, толщина которой должна составлять 12 мм.
  3. Изнутри в этот ящик прикрепляется брус по всему периметру и закрывается минеральной ватой на всю толщину. Минеральная вата обшивается профнастилом черного матового цвета.
  4. Изнутри закрепляют планки от рамки до стекла так, чтобы получился лабиринт. В боковой стенке снизу делают отверстие для подачи холодного воздуха.
  5. Остеклить всю конструкцию можно старыми рамами, однако следует позаботиться о том, чтобы все стыки были герметичными.

Изготовление трубчатого коллектора

Стоит сказать, что сделать такое сложное устройство самостоятельно довольно проблематично, к тому же их коэффициент полезного действия будет ниже, но финансовые затраты получатся меньше.

Перед началом работ следует произвести ряд необходимых расчетов, чтобы узнать, какое количество энергии должна давать данная система.

Вся работа делится на несколько ключевых этапов:

  1. Произвести короб;
  2. Соорудить теплообменник или радиатор;
  3. Выполнить накопитель;
  4. Собрать все в одну общую конструкцию.

Короб, который необходимо сделать под солнечный коллектор, лучше всего мастерить из обрезной доски шириной от 10 до 13 см. Его дно выполняют из текстолита, оснащая его дополнительными ребрами жесткости. Кроме того, дно дополнительно теплоизолируют за счет минераловатных плит или пенопласта.

Когда короб готов, приступают к сборке теплообменника. Инструкция здесь будет следующая:

  1. Берут 15 тонкостенных трубок длиной по 150 см и две трубы дюймового диаметра длиной по 70 см;
  2. В дюймовке просверливают отверстия, куда будут вставляться трубки меньшего диаметра. Между ними максимум должно быть 5 см;
  3. Вся система собирается в единую конструкцию и тщательно сваривается;
  4. Полученный агрегат кладут на дно короба, куда предварительно был уложен лист оцинковки, и закрепляют металлическими хомутами;
  5. Оцинковку окрашивают в темный цвет для того, чтобы лучше притягивать солнечные лучи. Для снижения потерь тепла все внешние части окрашиваются в белый;
  6. На одном из последних этапов возле стенок ставят покровное стекло, не забыв сделать все стыки герметичными;
  7. Собирают конструкцию так, чтобы между стеклом и трубками оставалось примерно 12 см расстояния.

Изготовление вакуумного коллектора

Вакуумные коллекторы на сегодняшний день являются одной из наиболее эффективных систем, работающих на солнечной энергии. В принципе, технология сборки не слишком сильно отличается.

Сначала собирают раму, но желательно сразу установить ее на окончательное место, например, на крышу дома. Участки, где рама крепится к крыше, нужно тщательно загерметизировать. Под этой рамой, но ниже чердачного помещения устанавливают накопительный бак, который соединяется с системой трубок.

Трубки здесь используются специальные – с вакуумом внутри, поэтому с ними следует обращаться наиболее осторожно. В дальнейшем к баку подводят водопровод и подключают его к баку, наполняют и проверяют, насколько герметичной вышла вся конструкция.

Процесс работы можно разделить на несколько ключевых моментов:

  1. После сборки рамы ее устанавливают на крыше строения. Если она покрыта волнистыми асбестоцементными листами или шифером, то для этого используют специальные брусья и толстые шурупы. К бетонной крыше эта конструкция присоединяется с помощью обыкновенных анкеров;
  2. Наиболее трудный этап работы, так как здесь требуется поднять на крышу накопительные баки, который довольно много весит. Если привлечь специальную технику нет возможности, бак заворачивают в плотную ткань и поднимают на необходимый уровень на блоке. Его крепят к уже собранной раме за счет шурупов;
  3. Здесь производится монтаж вспомогательных элементов, например, тэна, датчика температуры, принудительного воздуховода. Стоит отметить, что каждая из подобных деталей будет подключаться с помощью специальной резиновой прокладки;
  4. Подключение системы к водопроводу. Это делается при помощи труб, которые способны выдерживать температуру до 95 градусов, однако они одновременно с этим должны хорошо сопротивляться воздействию низких температур – здесь идеальным материалом окажется полипропилен, который, к тому же, и весьма долговечный.

Блиц-советы

  • В принципе, гораздо проще приобрести себе уже полностью готовый коллектор, который стоит не слишком дорого – это напрямую зависит от его технических характеристик. Покупать обычно приходится сразу несколько коллекторов. Как говорят те люди, которые уже сделали себе такую систему отопления, для эффективной работы всей конструкции нужно сделать площадь коллекторов порядка 30 квадратных метров;
  • Естественная циркуляция в трубчатых и водяных коллекторах получается очень редко. Лучше всего дополнительно внести в конструкцию системы небольшой насос;
  • Специалисты и профессиональные строители рекомендуют не изготавливать солнечный коллектор отопления в качестве основного источника, так как это может привести к довольно тяжелым последствиям;
  • В последнее время появились так называемые фиксирующие солнечные коллекторы. За счет установленных у них датчиков они определяют положение солнечных лучей и поворачиваются в том направлении. Данные изделия являются очень и очень долговечными;
  • Если приобретать уже готовый коллектор, то там обязательно будет находиться подробная инструкция относительно качественной сборки и установки системы.