Как сделать солнечный водонагреватель для дома своими руками?

Насколько целесообразно использовать альтернативные источники тепловой энергии для организации отопления? В настоящее время получили широкое распространение два типа теплоснабжения – геотермальная и гелиосистема. Последняя наиболее популярна. Как сделать солнечное отопление дома своими руками: коллекторы, батареи и схемы монтажа?

Какие бываю солнечные коллекторы?

Условно всех их можно поделить на вакуумные трубчатые и плоские.

Плоские коллекторы используются чаще трубчатых, что в большинстве случаев можно объяснить более доступной ценой. Обычно они служат для нагрева воды, потому что для отопительного оборудования у них слишком низкий КПД, особенно зимой.

Плоские коллекторы в свою очередь делятся на 3 типа:

  • коллекторы с абсорбером с селективной оболочкой;
  • вакуумные коллекторы;
  • коллекторы с абсорбером, имеющим оболочку из черного лака.

Первый тип используется только для нагрева воды преимущественно в теплое время года. КПД таких коллекторов довольно низкий – всего 25-35%, к тому же есть опасность образования конденсата на их поверхности. Монтируются они над кровельным материалом или вровень с ним.

Второй тип – вакуумные коллекторы – обладает более высоким КПД, достигающим 45%. Вакуумные коллекторы надежно защищены от образования конденсата и попадания в них пыли. Правда, некачественные изделия могут довольно быстро разгерметизироваться, что скажется на их работе. Чтобы они снова заработали на полную мощность, нужно будет восстановить вакуум, что своими силами достичь практически невозможно. Стоят вакуумные коллекторы дороже, чем коллекторы с селективной оболочкой, но поскольку они более мощные, их площадь меньше.

Третий тип – коллекторы с абсорбером, покрытым черным лаком – имеет теплопотери, на 50% превышающие теплопотери первого типа.

Шаг 2: Готовим основание

Возьмите светильник и сделайте следующее:

  • Удалите старые лампы.
  • Снимите крепления ламп.
  • Удалите остальные внутренности.
  • Скрепите углы корпуса светильника с помощью саморезов.
  • Промажьте герметиком углы, а также все щели и отверстия в светильнике.
  • Залепите все большие отверстия алюминиевым скотчем.
  • Перед тем, как начать красить каркас черной краской, дайте силикону высохнуть в течение ночи.

Шаг 3: Красим

Покраска каркасов проводится в следующем порядке:

  • Наденьте одежду, которую не жалко испортить краской.
  • Наденьте защитные перчатки.
  • Накройте газетой предметы и поверхности, чтобы защитить их от попадания краски.
  • Очистите и помойте водой с мылом все корпуса светильников и затем просушите их.
  • Покрасьте светильники со всех сторон и дайте им высохнуть в течение ночи.
Шаг 2: Готовим основание
Шаг 2: Готовим основание

Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

В зависимости от температуры, которую развивают гелионагреватели, различают:

  • низкотемпературные устройства — рассчитанные на подогрев жидкости до 50 °C;
  • среднетемпературные гелиоколлекторы — повышают температуру воды на выходе до 80 °C;
  • высокотемпературные установки — нагревают теплоноситель до температуры кипения.
Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

В домашних условиях можно построить солнечный водонагреватель первого или второго типа. Для изготовления коллектора высоких температур понадобится промышленное оборудование, новые технологии и дорогостоящие материалы.

По конструкции все жидкостные гелиоколлекторы разделяются на три вида:

  • плоские водонагреватели;
  • вакуумные термосифонные устройства;
  • гелиоконцентраторы.

Плоский солнечный коллектор представляет собой невысокий теплоизолированный короб. Внутри установлена светопоглощающая пластина и трубчатый контур. Поглощающая панель (абсорбер) имеет повышенную теплопроводность. За счёт этого удаётся достичь максимальной передачи энергии теплоносителю, циркулирующему по контуру водонагревателя. Простота и эффективность плоских установок нашла отражение в многочисленных конструкциях, разработанных народными умельцами.

Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

Внутри плоского гелиоколлектора — светопоглощающая пластина и трубчатый контур

Читайте также:  Расположение камина по Фен-Шуй

Принцип действия вакуумных солнечных водонагревателей основан на эффекте термоса. В основе конструкции лежат десятки двойных стеклянных колб. Внешняя трубка изготавливается из ударопрочного, закалённого стекла, которое противостоит граду и ветру. Внутренняя трубка имеет специальное напыление для увеличения светопоглощающей способности. Из пространства между элементами колбы откачан воздух, что позволяет избежать тепловых потерь. В центре конструкции проходит медный тепловой контур, заполненный легкокипящим теплоносителем (фреоном) – он и является нагревателем вакуумного гелиоколлектора. В процессе технологическая жидкость испаряется и передаёт тепловую энергию рабочей жидкости главного контура. В этом качестве чаще используется антифриз. Такая конструкция обеспечивает работоспособность системы при температурах до -50 °C. В домашних условиях построить подобную установку сложно, поэтому самодельных конструкций вакуумного типа насчитываются единицы.

В основе конструкции вакуумного гелиоколлектора — множество двойных стеклянных колб

Гелиоконцентратор в основе имеет сферическое зеркало, способное фокусировать солнечное излучение в точку. Нагрев жидкости происходит в спиральном металлическом контуре, который размещают в фокусе установки. Достоинством гелиоконцентраторов является способность развивать высокую температуру, но необходимость в системе слежения за Солнцем снижает их популярность у самодельщиков.

Виды солнечных водонагревателей: выбор конструкции для самостоятельного изготовления

Построить производительный гелиоконцентратор в домашних условиях — задача непростая

Для изготовления в домашних условиях лучше всего подходят плоские солнечные нагреватели, построенные с использованием теплоизоляционных материалов, стекла с высокой пропускающей способностью и медных абсорберов.

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.

Проточный нагреватель воды

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

Проточный нагреватель воды

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.

Проточный нагреватель воды

Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!

Последнее время тарифы ЖКХ постоянно растут. Чтобы обезопасить себя от этого роста, нужно думать головой и принимать какие-то меры. Под лежачий камень, понятное дело, вода не потечет. Мы же, со своей стороны, хотим подбросить вам небольшую идейку и рассказать вам, как сделать собственными силами солнечный водонагреватель.

Солнечный водонагреватель заводского изготовления штука просто великолепная. Но, как и все хорошие вещи, это устройство стоит хороших денег. Так почему бы не сделать его своими руками? Благо, его схема довольно проста, а процесс изготовления под силу любому мастеровому человеку.

Как изготовить простейшую модель солнечного водонагревателя

Простейшим решением солнечного водонагревателя является бочка, окрашенная в черный цвет и установленная на крыше. Внутридомовая магистраль подключается к этой бочке и подает подогретую воду в точки раздачи.

Бочку можно заменить простым достаточно мелким корытом, закрываемым прозрачной крышкой. В обоих случаях система должна включать в себя:

  • трубу подачи холодной воды;
  • трубу перелива;
  • запорные элементы;
  • трубу выпуска подогретой воды.

Однако при облачной погоде оба этих варианта характеризуются крайне низкой эффективностью. Что же касается использования корыта, то дело осложняется необходимостью держать его в горизонтальном положении. Это не позволяет придать емкости такое положение относительно солнца, в котором обеспечивается максимальный нагрев воды.

Читайте также:  Для чего нужны топливные брикеты и как их использовать

Как сделать полноценный солнечный водонагреватель своими руками (видео)

Основными элементами этого устройства являются:

  • подпиточная емкость;
  • аккумулирующий бак;
  • коллектор.

Достаточно подробно об изготовлении солнечного водонагревателя рассказывается в следующем видео:

По мнению знатоков, насос в систему устанавливать не сто́ит. Циркуляция воды должна происходить естественным путем.

Чтобы добиться этого эффекта, бак необходимо установить выше теплоприемника, тогда как подпиточная емкость должна находиться выше аккумулирующей.

Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!

Другая дельная рекомендация знатоков состоит в установке теплоизоляции на резервуар, содержащий подогретую воду. Для этого можно использовать любой рулонный утеплитель.

Чтобы автоматизировать процесс пополнения воды в системе, второй бак следует оснастить поплавковым клапаном.

В системе также должен иметься вертикальный патрубок, обеспечивающий выпуск воздуха. Для обеспечения большей эффективности его, как правило, поднимают на довольно приличную высоту.

Выбор правильного материала для солнечного водонагревателя

Нагреватель можно изготовить из различных материалов. Можно, например, воспользоваться:

  • черными полимерными трубами;
  • медными или алюминиевыми трубками;
  • секциями плоских радиаторов из стали;
  • теплообменником, от пришедшего в негодность холодильника.

Основные конструктивные особенности

Основной вопрос взявшихся за изготовление солнечного водонагревателя касается размеров теплообменника. Четких рекомендаций на этот счет не существует. Если вы используете, например, стальные радиаторы, то больше двух панелей брать не стоит. Это позволит избежать утяжеления конструкции. Что же касается других материалов, то определяться приходится, исходя из конкретных обстоятельств.

Чем привлекательны самодельные солнечные водонагреватели

Достоинства самодельных солнечных водонагревателей вполне очевидны:

  • затраты на них окупаются довольно быстро;
  • как и заводские модели, они позволяют экономить топливо и, соответственно, деньги;
  • изделие готово к использованию практически немедленно.

Итак, теперь вы знаете основы данного вопроса и готовы к тому, чтобы спроектировать и сделать своими руками солнечный водонагреватель. Сделав его, вы сумеете существенно снизить расходы, связанные с содержанием своего жилища.

Советы

  1. При выборе коллектора надо учитывать, что вакуумные его модели более хрупкие по сравнению с плоскими, но при повреждениях значительно проще починить первый вариант. Для этого потребуется всего лишь заменить вышедшие из строя трубки, когда как в плоском придется заменить всю абсорбирующую систему;
  2. Мощности, вырабатываемой с помощью одного коллектора, хватит для отопления нескольких жилых комнат и подогрева воды.
  3. Срок службы коллектора составляет до 30 лет. Но при покупке этого аппарата нужно учитывать, что вакуумный тип менее долговечен, по сравнению с другими.
  4. Установить это оборудование можно самостоятельно, используя инструкцию, которая прилагается к устройству. Процесс этот довольно трудоемкий и нелегкий, но позволяет сэкономить на затратах, необходимых для привлечения специалистов.
Советы

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Для изготовления основных элементов коллектора необходимо приобрести:

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
  • листы сотового поликарбоната толщиной до 8мм, чтобы в сотах помещалось до 80л воды на ;
  • полипропиленовые трубы 32мм диаметром с резьбой на обоих концах и подходящие фитинговые уголки с резьбой;
  • накопительный бак емкостью до 200 литров;
  • водостойкий герметик;
  • черную термостойкую краску в аэрозольной упаковке для окрашивания поликарбоната;
  • утеплитель на основе минеральной ваты или пенополистирола с подходящим клеем для укладки;
  • заглушки для труб;
  • алюминиевый лист и уголки в качестве основы, можно заменить металл фанерой и деревянными уголками.
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

На первом этапе изготовления коллектора в полипропиленовых трубах выполняют продольные разрезы длиной, равной ширине устройства. В пазах располагают поликарбонатные заготовки солнечного водяного коллектора, предварительно обработав их срезы наждачной бумагой. Заделку мест стыка труб и поликарбоната выполняют с применением герметика, который наносят на поверхность специальным пистолетом. Важно, чтобы в составе герметика не было силикона – при постоянном контакте с водой он быстро разрушается. Верхняя панель из поликарбоната также крепится на герметик и после высыхания окрашивается черной краской для более интенсивного поглощения солнечной энергии.

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Корпус коллектора изготавливают из фанерного или алюминиевого листа, установленного на каркас из уголков. При этом следят, чтобы размеры верхней и нижней поверхности устройства полностью совпадали. Готовую панель фиксируют на корпусе, полипропиленовые трубы закрывают заглушками и припоем соединяют с металлическими уголками, через которые коллектор будет подключен к накопительному баку. На завершающем этапе сборки заднюю поверхность коллектора утепляют для уменьшения теплопотерь.

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками
Как изготовить и собрать солнечный водонагреватель из поликарбоната своими руками

Экономичность солнечных коллекторов для отопления

До того, как сделать окончательный выбор, необходимо выяснить насколько выгодным является обогрев солнечными коллекторами. Например, отапливаемая площадь дома, расположенного на юге страны, составляет 155 кв. м. С учетом теплого климата и качественного утепления для обогрева будет достаточно мощности отопительной системы, равной 15 кВт, а значит, суточное энергопотребление равно 15х24=360 кВт/ч.

Читайте также:  Как рассчитать мощность котла для отопления дома

Прежде всего, нужно узнать площадь коллекторов. Известно, что квадратный метр поверхности Земли на данной широте получает около 5 кВт/ч тепла в сутки. В холодные месяцы инсоляция понижается до 4 кВт·ч/кв.м.

Исходя из КПД коллектора с одного «квадрата» его площади можно получить в сутки максимум 4х0,8=3,2 кВт·ч энергии. Это означает, что площадь коллекторов не может быть меньше 360:3,2=112,5 кв. м.

Поскольку цена одного источника солнечной энергии довольно высокая, расчет солнечного коллектора для отопления показывает, что покупка такого оборудования обойдется в значительную сумму. Кроме этого, нужно помнить, что приобретение теплоаккумулятора, узла смешения и монтаж разводки также стоит денег.

Подобные системы теплоснабжения энергозависимы, ведь насосное оборудование постоянно расходует электричество. Помимо этого, в сильные холода в ночное время без дополнительных генераторов тепла, таких как, например, электро- или твердотопливный котел не обойтись. Они не дадут замерзнуть теплоносителю.

Накопительный бак установки

Чтобы создать накопительный бак, можно использовать любую ёмкость объёмом от 20 до 40 литров. Также применяется схема с несколькими резервуарами, которые соединяются между собой в одну систему. Бак желательно утеплить, в противном случае подогретая вода быстро остынет.

Если разобраться, то аккумуляции в этой системе нет, а нагретый теплоноситель необходимо использовать сразу же. Поэтому накопительная ёмкость используется для:

  • поддержания давления в системе;
  • замены аванкамеры;
  • распределения нагретой воды.
  • Разумеется, что солнечный коллектор, сделанный своими руками в домашних условиях, не обеспечит качество и эффективность, характерные для моделей заводского производства. Используя только подручные материалы, о высоком коэффициенте полезного действия не стоит и говорить. В промышленных образцах такие показатели в несколько раз выше. Однако и финансовые затраты станут здесь намного меньше, так как используются подручные средства. Сделанная своими руками солнечная установка значительно повысит уровень комфорта в загородном доме, а также уменьшит расходы на другие энергоресурсы.

    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:

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