Власники приватних будинків часто прагнуть зробити своє житло не тільки більш практичним і ефективним, але і менш витратним в обслуговуванні. Відносно недавно широко стали використовуватися сонячні колектори, які дозволяють організувати гаряче водопостачання і навіть опалення котеджу з мінімальними витратами. Купувати готові установки виходить досить дорого, а в той же час зробити своїми руками сонячний колектор не так складно. У цій статті ми пропонуємо кілька способів вирішення цього завдання.

Що таке сонячний колектор?

За своєю суттю, це кліматичне обладнання, яке використовується для виробництва гарячої води з її подальшим використанням у водопроводі і опалювальній системі. Принцип функціонування такої системи полягає в зміні щільності води під час її нагрівання, за рахунок чого відбувається виштовхування гарячої рідини наверх.

Головна відмінність таких систем полягає в тому, що використовуються для нагрівання природні ресурси, зокрема, сонячна енергія, яка абсолютно безкоштовна. А правильно сконструйований сонячний колектор дозволяє отримувати цю енергію навіть в морозний день або при похмурій погоді. Тому застосування такого пристрою можливо не тільки влітку, але навіть восени і взимку.

Пристрій сонячного колектора

Конструкція повної системи сонячного колектора обов'язково включає кілька основних елементів - це:

• прилад для вилучення сонячної енергії;
• ємність для накопичення гарячої води;
• теплообмінник;
• теплоізоляційна конструкція, яка знижує швидкість охолодження теплоносія.
  

  Важливо! В автоматичних системах більш складної конструкції використовується також блок для управління системою, який дає можливість регулювати ступінь нагрівання і розподіл теплоносія по трубопроводах гарячого водопостачання та системи опалення. Наочно ознайомитися з пристроєм сонячного колектора допоможе нижче запропонована схема.

  
  

Наскільки вигідно мати сонячний колектор?

Застосування сонячного колектора, звичайно, дасть певні переваги - це:

• економія штучних енергоресурсів;
• повна відмова від них, якщо у вас невелика дача або обсяг споживаної води і опалення невеликий;
• можливість скоротити витрати на придбання готового приладу, якщо зібрати колектор своїми руками з підручних матеріалів;
• отримання потрібної енергії для оформлення гарячого водопостачання та опалення, якщо централізовані мережі розташовані далеко від вашої дачі і відсутня можливість підключитися до магістралі.
  

  Важливо! У той же час врахуйте, що для максимально ефективної віддачі тепла, потрібно досить велика площа колектора. Встановлюють їх з цієї причини в основному на даху будинку, а це спричинить зниження естетичної привабливості покрівлі. На додаток зазначимо, що повністю відмовитися від енергоресурсів в разі, коли будинок великої площі, а сім'я у вас велика, навряд чи вдасться.

Які бувають сонячні колектори?

Класифікація видів сонячних колекторів здійснюється за декількома принципами. Перший з них - це продуктивність. Визначальним критерієм служить температура, яка може досягатися пластинами, витягується енергії.

За цим принципом розрізняють сонячні колектори:

1. Високих температур - це переважно промислові колектори, які зібрати в домашніх умовах не вдасться.
2. Середніх температур. Такі прилади здатні нагрівати воду до 80С. Завдяки цьому вони цілком придатні для використання в контурах опалення.
3. Низьких температур - компактні пристрої, за допомогою яких можна нагріти невеликий об'єм води до 50С.
   

   Важливо! При виборі відповідного варіанту сонячного колектора, орієнтуйтеся на наступні стандартні вимоги: прилад повинен забезпечувати обсяг в 100 літрів води на 1 людину на добу, хоча середній показово споживання - 30-50л. Для продуктивності кожних 100л температурою в 45-50С потрібно площа пристрою в 2 м2.

Залежно від форми і функціональних можливостей, розрізняють наступні варіанти конструкційних рішень:

1. Плоский сонячний колектор. Такий прилад являє собою плоский ящик, найчастіше з металу. Всередині його розміщується чорна пластина, яка і притягує сонячне світло. Ящик закривається скляною кришкою, яке підсилює ефективність подачі енергії на саму пластину. Невисокий ККД всього в 10% можна підвищити за рахунок використання додаткового шару з аморфного напівпровідника.
   

   Важливо! Плюси цього колектора полягають в мінімальних витратах на збірку, можливості установки під будь-яким кутом, високої продуктивності влітку і властивості самоочищення від снігу та криги. Встановлюють їх переважно при оформленні опалювальних систем в приміщеннях, для різних побутових потреб і підігріву басейнів.

2. Вакуумний трубчастий сонячний колектор. Основний конструктивний елемент таких систем - це скляні трубки з високоселективним покриттям. Вони призначені для уловлювання сонячної енергії, а також служать безпосереднім провідником тепла. При конструюванні трубки розподіляються по площі - одні перебувають зовні, інші всередині. Між ними вакуум, який забезпечує тривале збереження отриманого тепла. Висока герметичність приладу досягається за рахунок установки багатошарового скла.
   

   Важливо! Такі пристрої досить ефективні навіть при невеликій освітленості або при низькій температурі. Крім цього, є й інші незаперечні достоїнства - невелика парусність, простота збірки, тривалий період експлуатації колектора в цілодобовому режимі, низька тепловіддача.

За типом теплоносія розрізняють такі прилади:

1. Рідинний (водяний) сонячний колектор. У цих системах циркулює рідина. Залежно від складності конструкції і пропонованих вимог до ефективності ККД, оформлятися вони можуть з роз'єднаними і замкнутими контурами теплообміну, з склінням і без нього.
2. Повітряний сонячний колектор. Цей тип відрізняється тим, що нагрівається не вода, а саме повітря. Використовуються вони в основному для сушіння с / г продукції. Для підвищення якості результату можуть оснащуватися вентиляторами для примусової конвекції, через що в обслуговуванні стають більш дорогими. Головне достоїнство повітряних колекторів в тому, що вони не замерзають взимку.
   

   Важливо! Крім цих різновидів існує ще цілий ряд більш складних конструкцій, які використовуються в основному для вирішення більш масштабних завдань.

Як зробити сонячний колектор своїми руками?

Зробити сонячний колектор для опалення або для гарячого водопостачання не так складно, як ви могли собі уявити. Нижче викладено кілька варіантів - і найбільш простих конструкцій, і більш складних, але ефективних. Яку з них вибрати, визначте самостійно, виходячи з особистих вимог, наявності того чи іншого матеріалу і професійних будівельних навичок.

Важливо! Приклади наведені в порядку за ступенем складності збірки і витрат на витратні матеріали.

Спосіб 1. Колектор з шланга

Ви, напевно, не раз, при обробці власного ділянки в літню пору помічали, що якщо поливати клумбу з шланга, який довго пролежав на сонці, з нього буде текти досить тепла вода. На основі цього спостереження і була розроблена наступна конструкція.

Важливо! Такий прилад легко і швидко монтується. Прекрасний варіант для дачі, де немає необхідності великого споживання гарячої води. З одного шланга довжиною в 100 м і перетином в 20 мм можна отримати близько 20-30 літрів готової гарячої води. Якщо ж виникне потреба в більшому обсязі, доведеться використовувати не тільки накопичувальний бак, але і циркуляційний насос для створення примусової циркуляції води або ж зробити кілька колекторів з шланга.

Інструкція збірки:

1. Купуйте один або кілька труб перетином в 20-25 мм відповідної довжини - 50, 100, 150, 200 метрів з поліетилену або ж звичайний шланг темного кольору з такими ж характеристиками.
2. Покладіть трубу спіраллю на пологом ділянці на даху будинку або ж безпосередньо на землі.
   

   Важливо! Врахуйте, що армовані ПВХ шланги для цієї ідеї не годяться, тому що вони мають дуже товсті стіни.

Якщо ухил покрівлі досить різкий, зробіть додаткові дії:

1. Зробіть короб для фіксування згорнутого шланга, використовуючи фанерні листи товщиною в 6 мм і бруски перетином 40 * 40 мм.
2. Обробіть готову основу антисептиком.
3. Пофарбуйте короб в чорний колір.
4. Покладіть всередину шланг по спіралі.
5. Зафіксуйте положення витків металевими або пластиковими хомутами, звичайними або шиферними покрівельними цвяхами, забиваючи їх між кільцями труби.
   

   Важливо! Остання дія допоможе виключити деформацію колектора при впливі температури і води. Після того як ви переконаєтеся, наскільки ефективно працює такий сонячний колектор, зробіть розрахунок потрібного вам кількості для отримання певної кількості води в день. Врахуйте, що використання таких модулів доцільно тільки влітку.

Спосіб 2. Колектор з віконної рами

Сьогодні дерев'яні вікна використовуються дещо менше, але, тим не менш, багато зберегли старі рами при заміні їх на пластикові або нові з деревини. Ця частина вікна в самий раз стане в нагоді для конструювання сонячного колектора, так як рама - це готовий короб для природного батареї.

Інструкція збірки:

1. Відкрийте раму.
2. Видаліть скло.
3. Покладіть на дно шар утеплювача, товщина полотна якого не менше 3 см.
4. Проклейте по всьому периметру ущільнювальну гуму.
5. Візьміть оцинкований сталевий лист за розміром віконної рами.
6. Пофарбуйте його в чорний колір матовою фарбою.
7. Зверху теплоізоляційного матеріалу укладіть цей лист - він і буде притягувати сонячну енергію.
8. Купіть пластикову, ПЕ або мідну трубу перетином в 1/2 дюйма.
9. Покладіть її по поверхні аркуша спіраллю або «змійкою».
10. Закріпіть трубу хомутами.
11. Накрийте раму другою половиною.
12. Стягніть його гвинтами, щоб забезпечити якісну фіксацію і монолітність конструкції.
    

    Важливо! Встановлюйте такий колектор під кутом в 15 градусів влітку і вертикально взимку або восени.

Спосіб 3. Колектор з пластикових пляшок

Ще один досить простий варіант конструкції, собівартість якого невисока. Головна його перевага полягає в тому, що навіть під час сходу і заходу сонця відбувається вилучення енергії, причому промені проникають практично під кутом в 90 градусів всередину пляшок.

Набір матеріалів для такого сонячного колектора відрізняється доступністю:

• б / у пакти з-під соку або молока;
• пластикові пляшки однакової форми;
• ПВХ труба зовнішнім перетином в 20 мм для гарячої води;
• трійники, які підходять для оформлення трубопроводів з гарячою водою.

Інструкція збірки:

1. Виберіть потрібну кількість пляшок.
2. Промийте їх і видаліть етикетки.
3. Зробіть шаблон з картону, звернувши 30-ти сантиметровий лист в трубу, надівши його на пляшку.
4. Відріжте дно пляшки по лінії картону.
5. Промийте всі тетра-паки.
6. Ретельно промийте їх, щоб видалити всі залишки рідини і виключити надалі неприємний запах гниття.
7. Пофарбуйте їх в чорний колір, використовуючи матову фарбу.
8. Пофарбуйте труби також в чорний колір.
9. Дочекайтеся повного висихання всіх деталей.
10. Одягніть першу пляшку шийкою вперед на пляшку.
11. Одягніть слідом тетра-пак вузькою частиною вперед.
12. Вставте його в пляшку до упору.
13. Повторіть процедуру до кількості пляшок до 5 штук при довжині труби в 105 см.
14. Встановіть труби на металеву або дерев'яну опору.
    

    Важливо! При розміщенні накопичувального бака, виберіть місце на 30-50 см вище самого колектора. Примусової циркуляції в цій конструкції не потрібно, так як вода, нагріваючись, буде природним чином підніматися вгору, а холодна спускатися з колектор. Якщо потрібно максимально довго утримувати температуру води в накопичувальному резервуарі, утеплите його. Пляшки бажано міняти не рідше, ніж 1 раз в 5 років, так як з часом знижується їх світлопроникність.

Спосіб 4. Колектор з старого холодильника

Старий холодильник, який вийшов з ладу, також може стати в нагоді. З нього використовується для сонячного колектора конденсатор, який і скоротить час на складання теплообмінника. Єдиний нюанс в тому, що, так як в ньому до цих пір циркулював фреон і масло, бажано використовувати таку воду виключно для технічних потреб, але не як питну.

Важливо! Крім конденсатора з холодильника в цій системі також можна використовувати радіатор автомобіля. В цьому випадку ефективність роботи пристрою буде вище.

Додаткові матеріали, які будуть потрібні для цього виду колектора - це:

• гумовий килимок - він використовується для підкладки;
• фольга;
• скотч;
• дерев'яні бруси перетином 50 * 50 мм - з них змонтуєте корпус;
• скло - підійде з віконної рами.

Інструкція збірки:

1. Витягніть їх холодильника задню решітку-конденсатор.
2. Виміряйте її.
3. Підготуйте бруски потрібного розміру на основі проведених замірів.
4. Зберіть корпус з підготовлених деталей.
5. Покладіть на дно корпусу лист фольги, щоб забезпечити також нагрів теплообмінника з тильного боку.
6. Оклейте всі щілини по периметру рами скотчем.
7. Прібейте бруси з тильного боку колектора, щоб надійно зафіксувати теплообмінник.
8. Зробіть пази в каркасі для виведення труб.
9. Верхню трубку теплообмінника загніть вгору, щоб забезпечити ефективну природну циркуляцію.
   

   Важливо! Якщо трубку конденсатора НЕ загинати, то буде потрібно насос для примусової циркуляції. У цьому випадку підійде навіть акваріумний насос, а накопичувальний бак можна буде встановити в будь-якому місці. У разі природного руху рідини при нагріванні, накопичувальний бак розмістіть вище колектора.

                                                                                                                                                                                

10. Для закріплення конденсатора всередині використовуйте власники від холодильника.
11. Внизу на рамі вкрутите 2-3 шурупа, які будуть утримувати скло від сповзання.
12. Накрийте всю конструкцію склом.
13. Загерметизуйте по всьому периметру скотчем.

Важливо! Ефективність такого колектора ви можете заздалегідь прорахувати на основі вже проведених випробувань. Отримані дані при тестуванні системи при температурі 25С відповідали:

• 44с обсягу води в 20 літрів через 2 години;
• 77С води в теплообміннику при відсутності циркуляції за 5 хвилин.

Спосіб 5. Колектор з поліпропілену

Дана конструкція з поліпропілену - це сонячна батарею- з розмірами 2400 * 550 мм. Такі параметри обрані з урахуванням особливостей розміщення - між кроквами на горищі. Ефективність приладу досить висока, так як кожен квадратний сантиметр потрапляє під прямий контакт з водою. Ще одна перевага цього варіанту в тому, що ви зможете самостійно визначити відповідні параметри і міняти в міру необхідності.

Важливо! Щоб переконатися, наскільки доцільно витрачати час і гроші на складання такого сонячного колектора, ознайомтеся з даними тестування:

• потужність системи - близько 530 Вт;
• нагрів води об'ємом в 20 літрів до 47С при температурі в 24С відбувається за 1 годину;

Матеріали для роботи:

• стільниковий поліпропілен (НЕ полікарбонат!);
• поліпропіленові труби перетином 1 1/4 дюйма;
• лист фанери товщиною в 5-10 мм;
• садовий шланг перетином відповідний використовуваним трубах;
• лист пінопласту завтовшки 2 см;
• спеціальний клей для ПЕ виробів, наприклад, 3M Scotch-Weld ™ DP-8005 або ж підійде спецобладнання для з'єднання поліетиленових деталей, якщо воно вже є в наявності.
  

  Важливо! Ця конструкція сонячного колектора складніша, ніж всі вищеописані способи. Тому бажано мати певні навички роботи з поліетиленовим матеріалом, щоб отримати якісний результат, і бути гранично акуратними під час виконання роботи.

Інструкція збірки:

1. Просвердлите отвори в заглушках діаметром, відповідним під наконечники труб.
2. У трубі зробіть пропив циркулярною пилкою, щоб вставити в нього листової поліпропілен - ширина пропила ідентична ширині листа.
3. Зберіть конструкцію і переконайтеся в її надійності і щільному приляганні всіх деталей.
   

   Важливо! Продовжуйте роботу тільки в тому випадку, якщо не має дефектів.

4. Знежирте все поверхні, які будуть стикуватися, використовуючи ацетон.
5. Наносите послідовно клей і відразу з'єднувати потрібні елементи, так як висихає він дуже швидко.
6. Промажьте всі кути клеєм.
7. Зробіть технічну паузу в 24 години, щоб клейовий склад повністю затвердів.
8. Приєднайте колектор до водопроводу садовим шлангом.
9. Перевірте герметичність конструкції.
   

   Важливо! Якщо виявили витоку, просушіть ці місця, знежирте і заклейте.

10. Візьміть аркуш фанери і обріжте його під потрібний розмір, виходячи з параметрів колектора - це буде підстава приладу.
    

    Важливо! Врахуйте, що особливості установки цієї конструкції не припускають наявність звичного корпусу. Рамою послужать самі крокви.

11. Просвердлите отвори для виведення відводів.
12. У місці установки колектора підстелити лист пінопласту завтовшки 2 см, щоб запобігти витоку тепла з зворотного боку.
13. Поверхня колектора пофарбуйте в чорний матовий колір.
14. Встановіть готовий прилад до вибраного місця.
    

    Важливо! Врахуйте, що встановлювати цей сонячний колектор необхідно обов'язково під кутом, а накопичувальний бак - вище самого приладу. Після заповнення водою, переконайтеся, що все повітря з системи вийшов - відсутні бульбашки всередині. В іншому випадку ефективність буде набагато нижче.

висновок

Монтаж сонячного колектора своїми руками - це не дуже складна робота, яка цілком під силу будь-якому домашньому майстрові. Але, щоб отримати дійсно якісний результат, який дозволить своєчасно отримувати гарячу воду в потрібному обсязі і оформити опалення в будинку з мінімальними грошовими витратами на обслуговування, буде потрібно не тільки це. Обов'язково заздалегідь виберіть відповідну схему монтажу, виходячи з особистих потреб. Це може бути робота колектора на:

• тільки водопостачання в літній період;
• тільки подача гарячої води круглий рік;
• водопостачання та опалення, в тому числі взимку.

Залежно від обраної схеми буде змінюватися і кількість необхідних додаткових витратних матеріалів та обладнання, а також і масштаб необхідної площі під сам колектор, що також важливо. Врахуйте заздалегідь всі нюанси, і ви обов'язково оціните, наскільки це вигідне рішення, витрачати енергію сонця в особистих цілях.