Автор: Разные солнечные коллекторы возникли на рынке очень давно. Это устройства, которые применяют солнечную энергию для водонагрева на домашние нужды. Но получить востребовательность среди клиентов им мешает большая цена, это беда всех экологически чистых источников энергии. К примеру, общие затраты на покупку и процесс установки установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но решение нашлось: можно выполнить солнечный коллектор собственными руками из доступных по стоимости материалов. Какими способами это осуществить, будет рассказано в этом материале.
Как работает солнечный коллектор?
Рабочий принцип коллектора построен на поглощении (абсорбции) тепловой солнечные энергии специализированным приемным устройством и передачей его с небольшими потерями тепловому носителю. В качестве приемника применяются медные или трубки из стекла, покрашенные в черный цвет.
Ведь известно, что прекраснее всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Тепловым носителем очень часто выступает вода, порой – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для обогрева дома и горячего водообеспечения бывают подобных видов:
- воздушные;
- водяные плоские;
- водяные вакуумные.
Среди других воздушный солнечный коллектор выделяется конструктивной простотой и, исходя из этого, самой невысокой ценой. Он собой представляет панель – приемник радиации солнца из металла, заключенный в герметичный корпус. Лист стали для лучшей отдачи тепла снабжен с задней стороны ребрами и уложен на днище с теплоизоляцией. В передней части установлено прозрачное стекло, а по обоим бокам корпуса есть проемы с фланцами для подсоединения воздушных каналов или других панелей, как показано на схеме:
Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит со второй.
Нужно заявить, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет собственные специфики. Из-за их низкой эффективности для обогревания помещений необходимо использовать несколько аналогичных панелей, соединенных в батарею. Также, обязательно потребуется вентилятор, так как воздух который нагрелся из коллекторов, присутствующих на кровле, своими силами вниз не пойдёт. Важная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:
Обычное приспособление и рабочий принцип разрешают исполнять изготовление коллекторов воздушного типа собственными руками. Но понадобится много материала для нескольких коллекторов, а разогреть воду при их помощи все равно не выйдет. Благодаря этому домашние мастера любят заниматься водяными нагревателями.
Конструкция плоского коллектора
Для самостоятельного изготовления самый большой интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначающиеся для водонагрева. В корпусе из металла или сплава из алюминия четырехугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник исполняется из алюминия или меди, покрытой поглощательным слоем черного цвета. Как и в прошлом варианте, снизу пластина отгорожена от дна слоем материала для теплоизоляции, а роль крышки играет прочное стекло или прозрачный пластик. Ниже на рисунке нарисовано приспособление солнечного коллектора:
Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его тепловому носителю, двигающемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло исполняет 2 функции: пропускает к теплообменному аппарату радиацию солнца и служит защитой от осадков и ветра, уменьшающих продуктивность нагревателя. Все соединения выполнены плотно, чтобы в середину не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Снова же, тепло лучей солнца не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого может зависеть производительная работа солнечного коллектора.
Этот вид – довольно востребованный среди потребителей из-за благоприятного соотношения цена — качество, а среди домашних умельцев — из-за причины относительно несложной конструкции. Однако использовать такой коллектор для обогрева можно только на юге, с уменьшением температуры воздуха снаружи его продуктивность существенно падает из-за высоких потерь тепла через корпус.
Приспособление вакуумного коллектора
Еще 1 вид водяных солнечных нагревателей делается с использованием новейших технологий и авангардных технических решений, а поэтому относится к высокой категории цен. Подобных решений в коллекторе реализовано два:
- теплоизоляция при помощи вакуума;
- применение энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при малой температуре.
Оптимальный вариант обезопасить абсорбер для коллектора от потерь тепла – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена в середину колбы из крепкого стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через какую течет тепловой носитель. Что происходит: хладагент под лучами солнца закипает и обращается в пар, он подымается по трубке вверх и от касания с тепловым носителем сквозь тонкую стенку опять переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:
Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает намного шире энергии тепла, чем при простом нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, чем ее удельная теплоемкость, а поэтому вакуумные солнечные коллекторы очень продуктивны. Конденсируясь в трубе с проточным тепловым носителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам течет вниз за новой порцией солнечные энергии.
Благодаря собственному устройству вакуумные нагреватели не боятся низкой температуры и хранят собственную трудоспособность даже на морозе, а поэтому могут применяться в северных регионах. Интенсивность водонагрева в данном случае меньше, чем летом, так как во время зимы на землю поступает меньше тепла от солнечных лучей, нередко мешает облачность. Ясно, что сделать колбу из стекла с откачанным воздухом дома просто невозможно.
Примечание. Есть вакуумные трубки для коллектора, заполняемые напрямую тепловым носителем. Их недостаток – методичное подключение, при поломке одной колбы понадобится менять весь нагреватель воды.
Как сделать солнечный коллектор?
Перед тем как начать работу, необходимо сформироваться с размерами грядущего водонагревательного аппарата. Сделать правильный расчет площади теплопередачи сложно, многое зависит от интенсивности излучения солнца в этом регионе, размещения дома, материала нагревательного контура и так дальше. Правильным будет заявить, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его габариты точно обходятся местом, где предполагается его ставить. Значит, нужно исходить из площади данного места.
Корпус большого труда не составит сделать из древесины, проложив на днище слой пенополистирола или ваты на минеральной основе. Также для такой цели хорошо применять створки устаревших окон из дерева, где сбереглось хотя бы одно стекло. Подбор материала для приемника тепла внезапно широк, чего только не применяют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот список распространенных вариантов:
- тонкостенные медные трубки;
- разные полипропиленовые трубы с тонкими стенками, лучше всего черного цвета. Прекрасно подойдёт полиэтиленовая РЕХ водопроводная труба;
- внешний теплообменный аппарат старого холодильника;
- трубки из алюминия. Правда, объединять их труднее, чем медные;
- радиаторы панельные из стали;
- черный садовый шланг.
Примечание. Помимо указанных, есть много экзотических версий. К примеру,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или бутылок сделанных из пластика. Аналогичные прототипы выделяются необычностью, но просят существенного вложения труда при сомнительной отдаче.
В собранный корпус из дерева или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным теплоизолятором нужно поместить лист металла, накрывающий всю территорию грядущего нагревателя. Прекрасно, если найдется лист алюминия, но подойдёт и тонкая сталь. Ее следует покрасить в черный цвет, а потом положить трубы в виде змеевика.
Разумеется, коллектор для водонагрева прекраснее всего выйдет из труб сделанных из меди, они превосходно передают тепло и будут служить долгое время.Полотенцесушитель плотно прикрепляется к металическому экрану скобками или любым остальным доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для водоподачи.
Так как это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла необходимо закрыть сверху прозрачной системой – стеклом или прозрачным пластиком. Последний легче отделывается и лучше в работе, не разобьется от ударов града.
После сборки солнечный коллектор нужно установить на место и присоединить к накопительному бачку для воды. Когда разрешают условия монтажа, то можно организовать естественную движение воды по замкнутому контуру между бачком и нагревателем, в другом случае в систему включается насос циркуляционный.
Заключение
Совершать домашнее отопление солнечными коллекторами, выполненными собственными руками, – симпатичная перспектива для большинства владельцев дома. Населению южных районов такой вариант наиболее доступен, только придется заполнить систему антифризом и как следует теплоизолировать корпус. На севере рукодельный коллектор поможет подогреть воду на хознужды, но для обогревания дома его не хватит. Проявляется холод и короткий световой день.
