Изготавливаем солнечный коллектор для дома своими руками

Использование изготовленных своими руками солнечных коллекторов для нагрева воды помогает владельцам частных домов сэкономить на отоплении. Самодельное оборудование отличается простотой конструкции и эффективностью, а также позволяет полностью или частично обеспечить частный дом бесплатным теплом. Сделать коллектор сможет каждый владелец частного дома.

Описание технологии

Гелиоколлекторы представляют собой специальные приспособления, способные преобразовывать солнечную энергию в тепло, использующееся для нагрева воды и отопления помещения. Существуют многочисленные разновидности оборудования, отличающиеся своей конструкцией, принципом работы и другими показателями.

Преимущества гелиосистем:

1. Простота конструкции.
2. Эффективность.
3. Универсальность.
4. Надежность и долговечность.

С помощью таких устройств можно нагревать воду до температуры кипения. Если сделать все правильно, такое оборудование будет функционировать не только летом при ясном солнце, но и зимой, что позволит сократить коммунальные расходы на обогрев помещения. В то же время необходимо отметить, что полностью решить проблемы с отоплением частного дома в зимнее время года при помощи одних лишь коллекторов будет невозможно.

Из данного видео узнаем как сделать солнечную батарею:

Конструкционные особенности и принцип работы

Гелиосистемы сегодня используются в качестве эффективного вспомогательного отопительного оборудования. Благодаря таким коллекторам, имеется возможность переработки солнечного излучения в тепло и другую энергию. В южных регионах такие устройства способны обеспечить полное отопление и горячее водоснабжение частного дома. Во многом эффективность гелиосистемы будет зависеть от климатических условий в регионе, а также от конкретных размеров устройства.

На сегодняшний день существуют различные виды солнечных водяных коллекторов, при этом всё оборудование имеет похожий принцип работы. Любая гелиосистема будет иметь замкнутый контур, в котором последовательно располагаются приборы, преобразующие солнечную энергию в тепловую и передающие ее потребителю. Внутри гелиоколлектора находится система трубок, соединенных с входной и выходной магистралью. По трубкам циркулирует нагретый воздух, техническая вода или теплоноситель из незамерзающей жидкости.

Для получения и аккумуляции солнечной энергии используются так называемые адсорберы, которые представляют собой металлические трубы, имеющие чёрную наружную поверхность. Также в качестве адсорберов могут использоваться металлические пластины, которые соединяются с трубками с циркулирующим внутри теплоносителем.

Верхняя часть корпуса изготавливается из материалов, пропускающих световой поток. Это может быть закалённое силикатное стекло, оргстекло или различные прозрачные полимерные материалы. Корпус устройства должен отличаться прочностью и сохранять свои показатели прозрачности на протяжении всего срока эксплуатации оборудования. Предпочтительно использовать закаленное стекло, так как полимеры со временем подвержены воздействию ультрафиолетовых лучей, а при нагревании расширяются, что способствует разгерметизации корпуса.

В качестве теплоносителя может использоваться вода, если коллектор эксплуатируется лишь в теплое время года, или специальные жидкости с антифризами, что позволяет предупредить замерзание всей системы зимой.

В зависимости от своего типа устройства можно разделить на одно и двухконтурные. Простые по своей конструкции солнечные одноконтурные коллекторы станут отличным решением для обогрева небольшого строения, где не требуется дополнительно решать проблемы с горячим водоснабжением. Двухконтурные гелиосистемы имеют куда более сложную конструкцию, они эффективны, однако изготовить их самостоятельно зачастую не представляется возможным.

Классификация гелиосистем

Существует множество критериев, по которым принято классифицировать гелиоколлекторы. Приборы, изготовленные самостоятельно, различают по виду теплоносителя. Он может быть воздушным и жидкостным. В зависимости от температуры, до которой нагревается теплоноситель, коллекторы принято разделять на три категории:

1. Низкотемпературные. Такие конструкции нагревают теплоноситель до температуры не более 50 градусов. Водяные солнечные коллекторы используются для нагрева жидкости, которая в последующем расходуется для гигиенических нужд или полива огорода.
2. Среднетемпературные. В таких установках теплоноситель может разогреваться до температуры 80 градусов. Среднетемпературные гелиосистемы могут использоваться для обогрева частных домов.
3. Высокотемпературные применяются в промышленных целях, а теплоноситель в таких установках может разогреваться до температуры в 300 градусов.

Сделать самостоятельно высокотемпературные гелиосистемы по причине сложности их конструкции будет невозможно. Поэтому следует выбирать схемы исполнения низко и среднетемпературных гелиосистем.

Самостоятельное изготовление коллектора

Изготовив солнечный коллектор для отопления дома своими руками, можно, фактически, бесплатно получать теплую и горячую воду для технических нужд или обогрева помещения. Простота такой работы и наличие в интернете многочисленных схем исполнения коллекторов позволяет выполнить их самостоятельно, что избавляет от необходимости приобретать дорогостоящую магазинную технику.

Необходимые материалы

В зависимости от своего типа самодельная гелиосистема может изготавливаться из различных материалов. Корпус устройства выполняется из фанеры, доски, плит OSB и других аналогичных вариантов. Также можно использовать алюминиевый или стальной профиль с обязательной оцинковкой. Срок эксплуатации самодельного устройства обычно составляет 15-20 лет, поэтому используемые материалы должны выдерживать длительное пребывание на открытом воздухе.

Лицевая поверхность коллектора закрывается светопрозрачным материалом. Лучше всего использовать закалённое силикатное стекло, которое одновременно отличается прочностью и длительное время сохраняет свои характеристики. У оргстекла и других полимеров со временем могут ухудшаться показатели светопрозрачности, что вынуждает проводить ремонт оборудования, в противном случае его эффективность существенно снижается.

Корпус коллектора может иметь вес в 50 килограмм и более. Соответственно, потребуется не только правильно спланировать его конструкцию, но и верно подобрать место для установки всего оборудования — на южную сторону, чтобы его рабочая поверхность как можно дольше освещалась солнцем.

Теплоизоляция корпуса устройства

Предотвратить потери тепла, вырабатываемого коллектором, можно качественной изоляцией корпуса устройства. Для утепления самодельной гелиосистемы может использоваться минеральная вата или пенопласт. Сегодня в продаже есть недорогие качественные теплоизоляторы по доступной цене. Предпочтение следует отдавать фольгированным утеплителям, которые одновременно отражают солнечные лучи, обеспечивают хорошую теплоизоляцию и повышают эффективность использования гелиоколлектора.

Выполнение теплового приемника

Теплоприемник коллектора — это адсорбирующий элемент, включающий многочисленные трубки, внутри которых циркулирует нагреваемая жидкость. Изготавливается теплоприемник из листовой меди или других аналогичных устойчивых к коррозии материалов. В последние годы популярностью пользуется недорогой вариант изготовления спирального теплообменника из полипропиленовых шлангов. Возможно использование уже готовых промышленных теплообменников от старых холодильников и аналогичного оборудования.

Накопительный бак

Накопительный бак в изготовленной самостоятельно гелиосистеме будет необходим не только для хранения нагретой воды. В высоко и среднетемпературных установках он позволяет решить проблемы с повышением давления в системе при нагреве теплоносителя.

В качестве накопительного бака можно использовать пластиковые резервуары емкостью до 40 литров. Специальными фитингами и трубами они последовательно включаются в цепочку. Дополнительно рекомендуется теплоизолировать накопительный бак, что позволит повысить эффективность работы всей системы коллектора.

Сборка оборудования

Подготовив все конструкционные элементы и необходимые материалы, можно приступать к сборке оборудования. Выполняется такая работа в несколько этапов:

1. Из пиломатериалов выполняют корпус, который тщательно теплоизолируется с помощью пенопласта или минеральной ваты.
2. Внутри корпуса коллектора располагают теплоприемник, состоящий из многочисленных прочных труб.
3. Корпус коллектора можно дополнительно обклеить фольгой или другими отражающими поверхностями, что позволит обеспечить большую эффективность гелиосистемы.
4. С помощью соответствующих фитингов теплообменник соединяют с накопительным баком, а в случае выполнения среднетемпературного коллектора систему труб подключают к отопительному контуру.

Популярностью пользуются простейшие модификации коллекторов, когда трубы в теплообменнике укладываются внутри пластиковых бутылок, играющих роль линзы, которая аккумулирует тепло, ещё больше нагревая носитель в коллекторе.

При необходимости в будущем можно увеличить площадь теплообменника, подключая дополнительные секции из трубок, аккумулирующих тепло. Такие дополнительные секции через соответствующие фитинги подключаются к базовому модулю, что позволяет с легкостью расширять всю систему, добиваясь оптимального нагрева помещения или же решения проблем с горячим водоснабжением.