0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Солнечный водонагреватель

Содержание

Солнечный водонагреватель

Солнечный водонагреватель – это техническое устройство служащее для нагрева воды используя для этого солнечную энергию в видимом и инфракрасном диапазонах.

Принцип действия

Солнечный водонагреватель – это вид солнечного коллектора, с той лишь разницей, что вода в водонагревателе используется по прямому назначению, а не служит теплоносителем для систем теплоснабжения.

Принцип работы солнечного водонагревателя основан на поглощении энергии солнечных лучей и передачи ее воде для дальнейшего использования.

Виды устройств

Солнечные водонагреватели различаются по:

  • Способу нагрева воды:
  • Прямого нагрева – в этом случае используется одноконтурная схема.

Водонагреватель (1) соединен с баком накопителем (2) посредством труб, по которым путем естественной циркуляции движется вода. Осуществляется подпитка системы холодной водой по мере расходования подогретой;

  • Косвенного нагрева – используется двухконтурная система.

При этом способе нагрева в системе водонагревателя циркулирует хладагент, а в баке накопителе установлен конденсатор (3), на котором жидкость, циркулирующая в замкнутом контуре нагревателя, передает полученную энергию воде. Вода, в свою очередь, циркулирует в контуре потребителя.

  • Способу обеспечения циркуляции воды:
  • Естественная – когда движение воды происходит из-за разности температуры в водонагревателе и у потребителя;
  • Принудительная – осуществляется путем установки циркуляционного насоса.
  • По конструкции:

Плоские

В этом случае установка состоит из несущего, с устройством теплоизоляции, каркаса и устройства для поглощения солнечной энергии (абсорбера). В качестве абсорбера используются медные трубки, с наружной стороны каркас закрывается стеклом. Данный тип конструкции наиболее распространен, по сравнению с прочими.

К достоинствам данной конструкции относятся:

  • Возможность применения для различных видов систем;
  • Надежность устройств;
  • Высокая эффективность устройств;
  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Длительный срок эксплуатации.
  • Низкий КПД установок;
  • В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Основой данной конструкции служит вакуумная труба состоящая из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними. Несколько трубок помещаются в единый корпус, а их верхние части помещаются в единый блок, по которому циркулирует вода из внешнего источника.

Солнечные лучи попадают на наружные трубки, которые являются абсорбером. В медных трубках, меньшего диаметра, нагревается специальная жидкость, которая нагреваясь начинает испаряться. Пар поднимается вверх, где передает свою энергию циркулирующей воде, после чего конденсируется и стекает вниз.

К достоинствам данной конструкции относятся:

  • Возможность круглогодичного использования;
  • Высокий КПД устройств;
  • Универсальность использования.
  • Срок эксплуатации непродолжителен, по сравнению с аналогами;
  • Подверженность разрушения под воздействием внешних факторов;
  • Большие габаритные размеры и масса устройств;
  • Нельзя эксплуатировать в регионах с отрицательными температурами наружного воздуха.

Средние цены

В связи с тем, что все большее количество жителей нашей планеты пытаются использовать в повседневной жизни альтернативные источники энергии для получения тепла, электричества и горячего водоснабжения, поэтому и предлагаемый ассортимент товаров достаточно широк.

Солнечные водонагреватели выпускают предприятия в нашей стране и за ее пределами. На стоимость установки влияет страна и фирма производитель, конструкция (плоский или вакуумный) водонагревателя, комплект поставки и регион приобретения.

Наиболее дешевый вариант обойдется покупателю в 1500,00 рублей, за эти деньги можно приобрести «Солнечный водонагреватель для бассейна» компании «Интекс» (Китай) со следующими техническими характеристиками: размер полотна водонагревателя – 1200 х 1200 мм, предназначен для использования с фильтр-насосами производительностью не более 9500 л/час, вес – 3.7 кг.

Солнечный водонагреватель «ДАЧА-ЛЮКС» (Россия) объемом 125,0 литров обойдется покупателю в 28850,00 рублей. В комплект поставки данного устройства входит: бак накопитель, комплект вакуумных трубок (15 штук), контроллер. Поглощающая площадь составляет – 2,35 м 2 .

Немецкую установку для горячего водоснабжения «АuroSTEP plus» можно приобрести за цену от 190000,00 до 450000,00 рублей, в зависимости от комплектации. За эти деньги покупатель приобретает: систему горячего водоснабжения исключающую возможность закипания (конструкции Drain-back), водонагреватель ёмкостью 150 – 350 л. и 1 – 3 солнечных коллектора.

Установка оборудована регулятором управления и дополнительным электрическим нагревателем.

Как видно из приведенных выше цифр, разброс стоимости очень велик, поэтому каждый потенциальный приобретатель может выбрать устройство в соответствии с предъявляемым к нему требованиям.

Какой выбрать для бассейна?

В системах подогрева воды в бассейне можно использовать любой из видов и конструкций солнечных водонагревателей.

Для перемешивания воды в бассейне и нормальной циркуляции воды, следует установить в систему циркуляционный насос, это повысит КПД установки, а для потребителя создаст более комфортные условия использования бассейна.

В систему можно включить накопительную емкость, а можно смонтировать контур и без нее, в этом случае накопителем будет служить сам бассейн.

Критериями выбора водонагревателя для бассейна являются:

  1. Месторасположения водонагревателя, его пространственная ориентация;
  2. Вид водонагревателя (стоимость устройства);
  3. Расположение бассейна (на открытом воздухе, в помещении);
  4. Объем бассейна (геометрические размеры и глубина);
  5. Активность использования бассейна (периодичность и количество человек);
  6. Период использования (круглогодично, сезонно, периодически);
  7. Требуемый температурный режим воды в бассейне;
  8. Система водоснабжения бассейна (вид контура, пропускная способность и прочие технические характеристики).

Работа системы подогрева воды для бассейнов работает по следующей схеме: датчик температуры установленный в бассейне определяет заданные параметры воды. При температуре ниже заложенной потребителем, по сигналу датчика включается циркуляционный насос и вода из бассейна поступает в теплообменник нагревателя, где ее температура повышается. Когда вода в бассейне достигает нужной температуры, контроллер отключает циркуляционный насос и нагрев прекращается. Если солнечный водонагреватель остывает, то клапаны перекрываются, вода в теплообменник не поступает.

Очень важно правильно расположить устройство, т. к. это отразится на эффективности его работы. При работе водонагревателя возможны потери тепловой энергии, которые происходят при:

  • Испарении воды на всех участках системы;
  • Пользовании бассейном потребителями (купании пользователей);
  • Выполнении профилактических работ и ремонте устройств системы;
  • В связи с теплопроводностью ограждающих конструкций бассейна и разностью температуры воды, конструкций и окружающего воздуха.

Опираясь на критерии выбора устройства, условия эксплуатации и учитывая вероятные потери при работе водонагревателя, можно выбрать модель из различных ценовых групп, фирм производителей и опираясь на отзывы пользователей, которых досточное количество в интернете и технических изданиях.

Как сделать своими руками простейший водонагреватель

Из поликарбоната

Один из вариантов изготовления солнечного водонагревателя предполагает использовать в конструкции сотового поликарбоната. Единственное требование к этому элементу конструкции – это светопропускная способность материала. Прочность также важная характеристика, но не является основной.

Из имеющихся материалов, это могут быть различные пиломатериалы или легкие профильные металлические элементы, изготавливается каркас устройства. Из медных трубок сооружается змеевик, предпочтительно в одной плоскости – это абсорбер устройства, по которому будет циркулировать вода.

На концах медной трубки монтируются штуцера для соединения подающей трубой и выходом подогретой воды. В качестве змеевика можно использовать подобную конструкцию от старого холодильника, но в этом случае, параметры змеевика холодильника определят геометрические размеры всего устройства.

Змеевик укладывается в корпус, вся конструкция утепляется теплоизоляционным материалом и с наружной стороны закрывается листом поликарбоната.

Водонагреватель монтируется на выбранном участке в соответствии с географическим месторасположением и подключается к подаче холодной воды и системе потребления нагретой воды.

Из пластиковых бутылок

Простейший водонагреватель использующий энергию солнца для нагрева воды можно изготовить из обычных пластиковых бутылок объемом 1,5 литра (или подобных).

Единственное условие, это однотипность этого элемента конструкции.

Важным условием работы такого устройства является герметичность и прочность соединений бутылок между собой. Оптимальным будет вариант, когда в донышке бутылки просверливается отверстие соответствующее по диаметру горлышку бутылки, что позволяет вставлять одну бутылку в другую. Для крепления можно использовать крышки от этих же бутылок, предварительно просверлив в них отверстия.

Соединяя подобным образом можно собрать несколько батарей, в каждой из которых будет по 3-4 бутылки. Количество бутылок в батарее выбирает каждый индивидуально.

В зависимости от количества бутылок в батарее и количества таких батарей, получаются геометрические размеры устройства, на основании которых изготавливается каркас водонагревателя. Каркас, как и предыдущем случае, можно изготовить из имеющихся под рукой материалов. Укладывается утеплитель и по возможности затемняется приемная поверхность (внутренняя поверхность нижней стенки каркаса).

В изготовленный каркас укладываются батареи бутылок, которые соединяются между собой таким образом, что верхние части батарей получаются подключены к подаче холодной воды от источника водоснабжения, а нижние части – к отводящей трубе с подогретой водой.

Лицевая сторона каркаса зашивается стеклом, поликарбонатом либо иным прозрачным материалом, хорошо пропускающим солнечный свет и сохраняющим тепло внутри устройства.

Для осуществления надлежащего нагрева воды следует установить запорные вентили на входящей и отводящей трубах.

Экономически выгодный бойлер — солнечный водонагреватель

Обновлено: 11 марта 2020

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Солнечные водонагреватели представляют собой комплект оборудования для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Другое название этих устройств — солнечные коллекторы. В отличие от фотоэлектрических панелей, использующих для производства электроэнергии солнечный свет, солнечные нагреватели сразу получают тепловую энергию, которую передают теплоносителю (воде, антифризу и т.п.).

Они образуют целую систему, состоящую из следующих элементов:

  • Коллектор. Панель, принимающая тепловую энергию и передающая ее теплоносителю.
  • Накопительный бак. Емкость, в которой аккумулируется нагретая вода и происходит замещение остывшего теплоносителя только что нагретым потоком.
  • Отопительный контур. Обычная радиаторная система или теплый пол, реализующие энергию теплоносителя. В некоторых типах системы отопительный контур не входит в объем системы коллектора, получая энергию в накопительном баке, который в данном случае является теплообменником.

По типу циркуляции

Циркуляция теплоносителя позволяет получать тепловую энергию взамен отданной во внутреннюю атмосферу дома. Существует два вида:

  1. Естественная. Используется перемещение нагретых слоев жидкости вверх с замещением их более холодными слоями. Не требует никаких устройств или использования электроэнергии, но зависит от множества факторов — взаимного расположения коллектора, накопителя и остальных элементов системы, температуры и т.д. Перемещение жидкости нестабильное, способное усиливаться и ослабляться.
  2. Принудительная. Потоки направляются с помощью циркуляционного насоса. Возникает стабильный режим с постоянной скоростью потока, что позволяет обеспечить устойчивый режим обогрева дома.

Принудительная циркуляция более эффективна и позволяет располагать узлы системы в наиболее удобном порядке, не обращая внимание на перепады высот и объемов.

По типу коллектора

Существуют конструкции коллекторов, обладающие разной эффективностью, возможностями и способом передачи тепла. В их числе:

  1. Открытые. Плоские длинные лотки или желоба из черного пластика, в которых циркулирует вода. КПД открытых коллекторов очень низок, но простота и дешевизна способствуют их популярности. Используются для нагрева воды для летнего душа или бассейна.
  2. Трубчатые (термосифонные). Основной элемент — коаксиальная трубка с вакуумной прослойкой между внешними слоями, которая надежно теплоизолирует содержимое трубок. Конструкция эффективная, но дорогая и не поддающаяся ремонту.
  3. Плоские. Это закрытые емкости с прозрачной верхней панелью. Внутренняя поверхность покрыта слоем приемника тепловой энергии, отдающего ее воде, которая перемещается внутри припаянных к приемнику трубок. Простая и эффективная конструкция, в которой для большего эффекта иногда создают вакуум для теплоизоляции.

От того, какой коллектор установлен в системе, и насколько он удачно вписывается во внешние условия региона — климат, погода, количество и продолжительность солнечных дней — зависит, насколько эффективной будет система нагрева воды от солнца.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Установка

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадке с таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня. Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии. Обычно установку коллекторов производят на скатах крыши, так как это позволяет сэкономить площадь участка и исключит доступ злоумышленникам, животным и прочим нежелательным элементам.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°. Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола. Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Важно! Не допускается монтаж пластиковых или стальных труб, только из нержавеющей стали или меди. Кроме того, контур надо качественно теплоизолировать.

Ошибки, допущенные при монтаже, снижают эффективность работы водонагревателя на солнечных батареях, цена которого достаточно велика, чтобы относиться к этому с пренебрежением. Существуют два типа установки, имеющие принципиальное различие:

Пассивная

  • Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
  • Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

  • Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
  • Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

Обзор рынка: производители и модели

Наибольшее развитие и распространение технология получила в южных странах, где поток энергии находится в постоянном доступе. Покупателей, которые решили приобрести и установить солнечные батареи для нагрева воды, цена нередко интересует даже больше, чем технические и эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим наиболее известные фирмы, занимающиеся производством этого оборудования:

  • Sunrain Solar Energy Co., Ltd. Это китайская фирма, полностью изготавливающая водонагревательные системы на собственных предприятиях.
  • Buderus, Vaillant, Viessmann — три фирмы из Германии. Европейское оборудование славится своим качеством и возможностями, но немецкие установки являются эталоном среди всех альтернативных вариантов.
  • Ariston, Ferroli. Итальянские компании, обеспечивающие высокое качество и сравнительно низкие цены на отопительное оборудование.

Приобретая солнечные нагреватели воды, цена которых кажется весьма приемлемой, необходимо внимательно изучить паспорт и технические характеристики установки. Встречаются недобросовестные производители и продавцы, предлагающие поддельные устройства. Если есть сомнения, следует попросить сертификаты на оборудование. Если их не имеется в наличии, нужные устройства следует поискать в других магазинах.

Необходимо учесть, что данное оборудование может быть очень дорогим не столько из-за высокого качества, сколько в зависимости от страны-изготовителя. Так, российские установки могут стоить 20 тыс. руб., а европейские аналоги того же уровня будут стоить в 3-4 раза больше.

Какой выбрать для бассейна?

Выбор гелионагревателя для бассейна обусловлен его размерами, объемом воды, местом расположения и прочими критериями. Солнечные водонагреватели, цены и параметры которых находятся в наилучшем сочетании, могут быть изготовлены в разных конструкционных вариантах. Могут быть использованы все доступные варианты, от простейших открытых конструкций, до наиболее сложных и дорогих систем с конденсационными камерами.

Чем проще комплекс, тем он дешевле и надежнее, но и эффективность его будет соответственно ниже. Основным критерием выбора следует считать размер искусственного водоема и частоту подпитки извне. Специалисты рекомендуют для бытовых целей обходиться несложными и дешевыми гибкими моделями, представляющими собой резиновые плоскости с впаянными внутри трубками, по которым пропускается вода. Они недороги, но дают вполне достаточно тепла для поддержания нормальной температуры в бассейне.

Если необходимо подогревать воду в искусственных водоемах общественного или коммерческого пользования, рекомендуется приобретать полноценные комплексы из вакуумных трубок, или панельные конструкции. Они демонстрируют высокую эффективность и позволяют получать достаточное количество тепловой энергии. Параметры таких установок подробно изложены в паспорте, что позволяет выбрать комплекс, наиболее подходящий по производительности.

Как сделать водонагреватель своими руками?

Самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя позволяет сэкономить некоторое количество денег и получить возможность бесплатного нагрева воды для любых нужд. Нет смысла использовать дорогостоящие материалы, поскольку результат будет зависеть не столько от их, сколько от тщательности и аккуратности сборки, а также от площади нагрева. Браться за изготовление вакуумных или конденсационных установок нецелесообразно, проще сделать самые доступные и надежные панели. Рассмотрим наиболее популярные и распространенные варианты самостоятельного изготовления солнечных водонагревателей:

Из поликарбоната

Поликарбонат — прозрачный листовой пластик. Для изготовления коллектора нужен сотовый материал, представляющий собой двойной лист, соединенный поперечными полосками. Вся плоскость представляет собой множество каналов, разделенных друг с другом, но имеющих выход наружу с торцовой части.

Для изготовления надо взять два листа одинакового размера. Один будет абсорбером, т.е. получать солнечное тепло и отдавать его воде. Второй — наружный защитный слой, обеспечивающий безопасность рабочей пластины и способствующий сохранению тепловой энергии. Для утепления используется пенопластовый лист такого же размера, который будет наклеен на заднюю сторону.

В качестве манифольда (распределителя) будет использоваться полипропиленовая труба. Для каждой панели нужно 2 таких трубы. В них надо сделать продольный пропил, длина которого точно равна ширине листов поликарбоната. В эти пропилы вставляются торцы рабочих пластин (оба), после чего тщательно герметизируются с помощью клеевого пистолета.

Важно! Задняя сторона рабочей пластины красится в черный цвет, после чего на нее наклеивается пенопласт. Затем на лицевую сторону наклеивается внешний защитный слой.

На диагонально противоположные торцы полипропиленовых трубок наклеиваются штуцеры, с помощью которых коллектор будет присоединяться к остальной системе. Свободные торцы плотно герметизируются заглушками. После высыхания клея коллектор наполняют водой и проверяют наличие утечек, которые сразу же устраняют. После этого панель можно присоединять к системе и вводить в эксплуатацию.

Из пластиковых бутылок

Коллектор из пластиковых бутылок — один из вариантов самодельного трубчатого водонагревателя. Собственно, бутылки служат только для теплоизоляции, основную функцию выполняют черные пластиковые трубки, торцы которых вставлены в средние патрубки ПВХ тройников. Эти тройники соединяются в одну линию, образуя коллектор, который можно впоследствии увеличивать до любого размера, просто присоединяя дополнительные трубки. У бутылок отрезают дно, одевают их на трубку одну за другой так, чтобы горлышко плотно входило в заднюю част.

Получается внешняя прозрачная труба, прикрывающая трубку и создающая эффект парника внутри. Когда по трубкам пропускается вода, она нагревается от солнечного тепла и направляется в систему для использования по назначению.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация солнечных нагревателей не представляет существенных сложностей. Если система правильно установлена и настроена, то от владельца потребуется лишь поддержание чистоты приемных панелей и целостности соединений. При необходимости надо менять вышедшие из строя узлы и элементы, восстанавливать герметичность трубок и прочих деталей. Никаких специальных рекомендаций не имеется, все действия производятся в соответствии с необходимостью и целесообразностью.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками?

Солнце – экологически чистый, бесплатный источник энергии. Проблема его использования кроется в сложности преобразования. Потому средних размеров солнечный коллектор обойдется в несколько десятков тысяч рублей. Сегодня солнечный водонагреватель своими руками может собрать любой в домашних условиях.

Принцип действия

Изготовленные на заводе коллекторы могут нагревать воду даже зимой. Чтобы собрать аналог такого устройства дома необходимо понимать принцип его работы. Изготовленные в заводских условиях конструкции имеют презентабельный внешний вид.

Само устройство фактически является батареей – собирается оно из большого количества трубок. Обычно для сборки применяется кварц. Внутри каждого цилиндрического контейнера присутствует ещё один – окрашенный в черный цвет, наполненный веществом меняющим свое агрегатное состояние на газообразное при низких температурах

Из пространства между двумя стеклянными цилиндрами откачан воздух, создается вакуум. Таким способом удается решить сразу две задачи:

· избежать потери тепловой энергии;

· снизить влияние окружающей среды.

Стороны стеклянных трубок зафиксированы внутри коллектора имеющего горизонтальное расположение. По ним протекает вода. Под воздействием солнечного света трубы быстро, эффективно поглощают тепло. После чего энергия передается воде за счет испарения и обратного процесса – конденсации.

Алгоритм работы конструкции, изготовленной в заводских условиях, следующий:

1. происходит нагревание рабочего тела, вещество переходит в газообразное состояние;

2. пар становится легче воздуха, поднимается в верхнюю часть стеклянных цилиндров;

3. накопленная энергия передается воде, происходит нагрев;

4. пар становится жидкостью, возвращается в свое первоначальное состояние.

Водонагреватели часто подключаются к змеевику – косвенного нагрева. Это позволит нагреть теплоноситель для системы отопления дома.

Важная особенность кварцевого стекла – оно пропускает ультрафиолетовое излучение. Именно это позволяет добиться высокого КПД работы, преобразовывать свет в любую погоду (солнечную, пасмурную). Самостоятельно изготовить кварцевые цилиндры, откачать из них воздух в бытовых условиях практически невозможно.

Однако солнечный нагреватель воды своими руками сделать возможно. Необходимо лишь выбрать подходящее техническое решение. Наиболее простое – безнапорный водонагреватель с передачей тепла напрямую. Изготавливается корпус прямоугольной формы, его задняя стенка хорошо утепляется (можно использовать пенопласт). Рабочей поверхностью будет являться медный змеевик – он соединяется с накопительным баком.

Циркуляция жидкости в контуре происходит естественным образом. Теплоноситель нагревается напрямую. Температура возрастает постепенно. Такая конструкция в разы дешевле коллектора вакуумного типа, изготовить её не составит труда дома. Однако эффективность ниже в несколько раз.

Более дорогостоящая альтернатива – использовать обычный водонагреватель, запитанный солнечными батареями. Однако экономическое обоснование такого решения сомнительно.

Что потребуется для сборки?

Перед началом работ по сборке нужно будет подготовить все необходимое. Большая часть материалов доступа в обычно строительном магазине. Основной рабочий элемент – нагревательный контур. Необходимо выбрать подходящий материал, толщину трубок. От этого напрямую зависит КПД работы конструкции. Можно использовать следующее:

· медные трубки небольшого диаметра;

· полимерные трубы – черного цвета (ПВХ);

· радиаторы бытовые – из стали либо алюминия;

· обычные алюминиевые трубки.

Некоторые умельцы используют полноценный заводской теплообменник – снятый со старого холодильника. Это существенно упрощает процедуру. Но КПД конструкции будет мал. Хорошее решение – использовать медные либо алюминиевые трубки. Они отлично проводят тепло. Можно без труда найти в продаже подходящий диаметр, толщину. Но могут возникнуть проблемы с соединением отдельных труб. Требуется сварочный аппарат, навык работы.

Стальной радиатор – выгодное решение. Стоимость его невелика. Кроме того можно обзавестись таким бесплатно. Многие меняют в своих домах радиаторы на современные алюминиевые. Покрашенная черным батарея станет отличным теплосборником.

Необычное решение – садовый шланг. Творческий подход позволит использовать обычный черный гибкий пластик как полноценный коллектор. Учитывая низкую стоимость этого материала, такое техническое решение имеет право на жизнь.

Основание может быть изготовлено из различных материалов:

Каждый материал имеет свои преимущества. Проще всего работать с деревом – для сборки достаточно пилы, шуруповерта и саморезов (либо гвоздей и молотка). Однако такая рама будет подвержена коррозии при установке на улице. Необходимо будет провести антисептическую обработку. Альтернатива – металл. В продаже представлен большой выбор уголков, товаров иного сечения. Обработка занимает много времени. Но такая рама прослужит не один десяток лет.

Теплотехнический расчет

Стоит отметить: самым сложным, важным этапом является процесс теплотехнического расчета. Перед тем как приступить к выбору материала, сборке конструкции следует определить требуемую производительность, выполнить вычисления. Проще всего разобраться с расчетом на простом примере. Пусть на 1 квадратный метр коллектора в солнечный день вырабатывается 850 – 1000 Вт тепла.

При вычислениях обязательно учитываются тепловые потери – на обеих сторонах. Следует учесть показатель теплоизоляции утеплителя. Наиболее доступный, дешевый материал – пенополистирол. Величина коэффициента тепловых потерь составляет 0,05 Вт/м* 1 градус Цельсия. Даны следующие исходные данные:

· толщина материала – 10 см;

· разница температур между окружающей средой и теплоносителем – 50 градусов Цельсия.

Тепловые потери рассчитываются следующим образом:

0,05/0,1 * 50 = 25 Вт.

Следует удвоить данную величину – требуется обязательно учесть наличие боковых стенок, труб. В результате мы получаем приблизительную величину – 50 Вт с каждого 1 квадратного метра коллектора. Чтобы прогреть 1 л жидкости на 1 градус Цельсия понадобится приблизительно 1.1 Вт. Производительность составит: 850/1,1 = 772,72 кг * 1 градусов Цельсия.

Обозначенная выше величина означает, что рассчитываемая установка на каждый квадратный метр своей площади сможет прогреть 20 литров воды до температуры 35 градусов Цельсия.

Производительность водонагревателя вычисляется по специальной формуле:

W = Q * V * δT, где

· Q – величина тепловой емкости жидкости (воды либо другой);

· δT – показатель разности температур (рассчитывается на входе, выходе из установки).

Необходимо учитывать, что тепловая емкость различается – это табличное значение. Например, для обычной воды показатель составляет 1.1 Вт * 1 градус Цельсия. Согласно среднестатистическим показателем человек тратит 50 л воды в сутки. Для организации нормального горячего водоснабжения требуется нагреть воду до 40 градусов Цельсия. Воспользовавшись обозначенной выше формулой, рассчитываем затраты энергии:

W = 1.1 * 50 * 40 = 2 300 Вт.

Чтобы получить нужную нам площадь гелиоколлектора полученный результат следует разделить на суммарное количество солнечной энергии, выделяемой на 1 квадратный метр поверхности земли. Эти данные уже рассчитаны, представлены в справочной документации. Достаточно подставить нужный параметр.

Процесс сборки

Спроектировать схему солнечного водонагревателя своими руками не составит труда. Предварительно выбирается материал – в нашем случае это будет медь. Перед началом работы подготовим:

· лист меди толщиной 0,2 мм (площадь – 0,98 * 8 м);

· медную трубу диаметром 10 мм – 20 м;

· медную трубу диаметром 22 мм – 2,5 м;

· втулку с наружной резьбой диаметром ¾ дюйма – 2 штуки;

· заглушки с резьбой ¾ — 2 штуки;

· припой для пайки ПОС-40 – не менее 500 г;

· состав для придания абсорберу черного цвета;

· металлические мебельные уголки – 32 штуки;

· утеплитель (хорошо подойдет базальтовая вата – толщиной от 50 мм);

· рейки прямоугольного сечения 20 на 30 мм – 10 метров;

· оконное стекло толщиной 4 мм – 0,98 на 2,01 м.

1. используя труборез, нарезаем медную трубу на отдельные куски:

a. 2 штуки диаметром 22 мм и длиной 1,25 м;

b. 10 штук диаметром 10 мм и длиной 2 м;

2. в трубках толщиной 22 мм делаем 10 отверстий диаметром 10 мм – отступ между отдельными составит 10 см;

3. далее в отверстия вставляем отрезы труб меньшего диаметра – выступ внутрь не должен быть более 2 мм;

4. отдельные компоненты соединяются между собой.

Местам спайки нужно уделить большое внимание – внутри абсорбера создается давление. Дальнейший ход работ включает этапы:

1. устанавливаются заглушки по диагонали – используются имеющие диаметр ¾;

2. далее наворачивается штуцер на один из свободных входов, подключается компрессор;

3. создается давление 7 атмосфер – это позволит проверить герметичность соединения;

4. далее припаивается медный лист.

Добиться глубокого черного цвета можно без использования краски. Например, применив едкий натр (достаточно 60 грамм на 1 л воды). Важно помнить: такие вещества токсичны для человека.

После чернения изготавливается рама. Основные компоненты:

· боковые стороны – 0,16 * 2 м;

· верхняя панель – 0,18 * 1 м;

· нижняя панель – 0,17 * 1 м;

· пара опорных стоек.

Заготовленную рейку режут на части: 1,9 м – 4 штуки, 0.9 м – 2 штуки. Изготавливаем отверстия в панелях для вывода патрубков и вентиляции.

При помощи мебельных уголков аккуратно собирается опорная рама. Внутри неё располагаются перегородки. Чтобы избежать перекосов, нужно воспользоваться строительным угольником.

Дно устилается теплоизоляцией, поверх укладывается теплоотражающий материал. Хорошее решение – воспользоваться материалом обладающим устойчивостью к влаге.

Периметр аккуратно проклеивается резиновым уплотнителем.

Поверх укладывается оконное стекло, оно фиксируется специальным уголком заготовленным заранее. Чтобы избежать потерь – необходимо воспользоваться оконным уплотнителем. Он позволит сохранить энергию, минимизировать потери.

Разобраться, как сделать солнечный водонагреватель своими руками, можно без труда. Необходимо лишь запастись терпением, необходимыми инструментами.

Если вам было интересно, возможно вас заинтересует также статьи

Интересные видео по теме:


Солнечный коллектор

Солнечный коллектор представляет собой систему для нагрева воды, которая работает от принимаемой энергии солнечных лучей. Эту систему можно сравнить с обычными солнечными батареями, только батарея преобразовывает энергию Солнца в электрическую, а нагреватель — в тепловую. Такое решение сейчас очень популярно для обеспечения горячего водоснабжения жилых домов и других зданий. Благодаря множеству преимуществ перед стандартными системами подогрева, солнечный коллектор для воды стал один из самых востребованных товаров на профильном рынке.

Устройство системы и типы коллекторов

Установка, предназначенная для нагрева воды с помощью солнечного излучения, устроена достаточно просто. Она состоит всего из двух основных частей:

• Коллектор (принимает солнечные лучи для нагрева теплоносителя);
• Бак-накопитель (для хранения теплоносителя).

Эти два элемента располагаются таким образом, чтобы бак находился выше коллектора, а сам коллектор был расположен перпендикулярно лучам солнечного света, то есть чтобы был наиболее открыт для попадания на него прямого излучения.

По типам такие нагреватели различают по нескольким критериям. Первый — наличие или отсутствие циркуляционного насоса, который обеспечивает принудительное перемещение теплоносителя по системе. По этому признаку на рынке представлены два варианта агрегатов: активные и пассивные.

Активные бойлеры используют электрическое питание для обеспечения работы циркуляционного насоса. Таким образом обеспечивается принудительный прогон нагретой воды по системе, причём процесс можно регулировать по собственному усмотрению. В работе такой системы используется масса вспомогательных элементов, таких как контроллеры, клапаны, перемычки и другое.

Подобные системы могут быть с закрытым и открытым контуром. В открытых системах вода циркулирует по ним при помощи создаваемого насосами давления — они подходят для бытовых нужд в тёплом или умеренном климате, а в случае мороза могут выдержать температуру не ниже минус 20 градусов. Для более суровых условий используются другие модели коллекторов.

Если говорить о системах с закрытым контуров, то в качестве теплоносителя в них используется не вода, а специальный гликолевый раствор. От этого теплоносителя передаётся тепло воде в теплоаккумуляторах. Таким образом обеспечивается дополнительная защита от промерзания системы и подобные нагреватели могут использоваться в регионах с суровым зимними климатом.

Пассивные системы работают на основе природных процессов, то есть теплоноситель циркулирует по системе из-за гравитации и разницы плотности теплоносителя. Такие варианты называют термосифонными. Такой солнечный коллектор (цена его гораздо ниже, чем предыдущего варианта) отличается не слишком высокой эффективностью, поэтому подходит только для бытовых нужд, когда необходимы небольшие объёмы нагретой воды.

Ещё один вариант разновидностей — плоские и вакуумные. Плоский солнечный коллектор состоит из поглощающего солнечное излучение элемента и специального слоя для термоизоляции. Поглощающий элемент покрыт специальным селективным составов, который существенно повышает приём солнечных лучей. Теплоноситель циркулирует по трубкам, которые присоединены к панели. Такие модели способны разогреть теплоноситель до 95 градусов.

Вакуумный коллектор способен достигать подобных температур (даже выше), но в отличие от предыдущего варианта существенно быстрее и с большим КПД. Это возможно за счёт существенного уменьшения потерь тепла в результате создания в коллекторе вакуумной среды. По своей сути такое устройство будет примерно схоже с обычным термосом, только внешние трубки будут прозрачными, а на внутреннюю будет нанесён специальный селективный состав. Между самим трубками — вакуум, что делает минимальным любые потери тепла. Таким образом можно сохранить до 95% полученной от солнечных лучей энергии.

Также вакуумный солнечный коллектор использует возможности тепловых трубок. При получении солнечной энергии жидкость в этих трубках переходит в состояние пара, после чего конденсируется, передавая тепло коллектору. Это существенно увеличивает эффективность системы, особенно когда солнечных лучей бывает недостаточно для нагрева теплоносителя до заданной температуры. Эта дополнительная особенность является очень полезной для периодов непогоды, когда нет возможности весь день получать необходимое количество солнечного излучения.

Отдельно можно отметить концентрационные и воздушные коллекторы. Первый вариант представляет собой модели, в устройстве которых находятся специальные концентраторы, которые расположены под рабочими элементами. Они помогают концентрировать лучи именно на том месте, где это необходимо, тем самым увеличивая температуру нагрева носителя. Такие модели актуальны осенью или весной, когда солнечные лучи падают под небольшим углом и неподвижным панелям трудно «поймать» их. Впрочем, это довольно дорогой вариант и он редко используется.

Воздушные коллекторы используют в качестве теплоносителя обычный воздух. Это предельно простые конструкции плоского типа, которые подойдёт для мелких бытовых целей, например, отопления небольших помещений или сушки продуктов. В работе такие системы используют вентиляторы, хотя это является и недостатком, поскольку отбирает часть полезной энергии.

В настоящее время производство солнечных коллекторов очень активное, поскольку они используются во многих сферах. Как правило, это бытовой сектор, где подобные системы применяются для таких целей:

• Создание сети горячего водоснабжения;
• Вспомогательный контур для системы отопления;
• Нагрев воды для бассейна;
• Иные цели, для которых необходима горячая вода.

Сферы использования могут быть одиночными или комбинированными, то есть системы могут быть предназначены для решения сразу нескольких задач. Конечно же имеется и возможность соединения нескольких систем в одну — в зависимости от потребностей в горячей воде, может быть смонтировано от одного, до нескольких десятков таких коллекторов. При этом в любом случае одна из целей должна быть приоритетной и от неё будет зависеть выбор варианта. Например, решить вопрос нагрева воды для жилого дома может солнечный вакуумный коллектор из нескольких секций, количество которых рассчитывается в зависимости от региона использования.

Подобные нагревательные элементы получили широкое распространение для оснастки зданий учебного, культурно-массового, спортивного и лечебного назначений. По большому счёту подобные коллекторы могут быть использованы абсолютно везде и в любых условиях. Главное, правильно просчитать КПД и эффективность для определённых целей по сравнению с затратами, ведь одной секцией, разумеется, нельзя справиться с масштабными задачами.

Среди важных преимуществ таких систем можно отметить несколько. В первую очередь это достаточно высокая эффективность работы. Форма панелей позволяет принимать солнечные лучи практически весь день под разными углами. В зависимости от типа коллектора, КПД может быть увеличен, например, при использовании вакуумных моделей.

Системы легко монтируются на крышах зданий. Идеальным вариантом будет монтаж коллекторов на строениях с покатыми кровлями, особенно если расположение здания позволяет солнцу большую часть дня освещать определённую поверхность.

Это предельно надёжные и долговечные системы. В их конструкции нет слишком сложных элементов, поэтому там практически нечему ломаться. Трубки и контакты изготавливаются из качественной меди, поэтому любые типы коррозии полностью исключены. Модели могут использоваться в любых погодных условиях и не боятся никаких атмосферных влияний, включая резкий перепад температур и обмерзание.

Системы отлично работают при низких температурах .Большинство моделей легко выдерживают до минус 20 градусов, а специализированные могут работать и при более суровых условиях. К дополнительным преимуществам нагревательных коллекторов можно отнести следующие:

• Широкий спектр использования в большинстве возможных условий;
• Существенная экономия на оплате коммунальных услуг;
• Полная автономность в плане поставок горячей воды;
• Экологичность и неприхотливость.

Что касается цены, то стоимость солнечного коллектора будет зависеть от его типа и назначения. Выбирая вариант необходимо ориентироваться на существующие условия региона, а также на тот объём потребления, который необходим для того или иного здания.

Читать еще:  Кусочки фруктов на ажурной тарелке
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector