Как сделать систему нагрева воды от энергии солнца?

Жителям городов, пользующихся всеми благами цивилизации, нет нужды задумываться над тем, как горячая вода поступает в их квартиры. Для них это обычная услуга жилищно-коммунального хозяйства. Совсем иначе обстоят дела в сельских местностях, на дачных участках, где нет централизованного отопления и горячего водоснабжения, а порой нет и вообще водопроводов, а вода в домах – либо из колодцев, либо из артезианских скважин. Дома отапливаются дровами или углем, ну а о душе приходится только мечтать.

Сравнительно недавно появились водонагревательные устройства, использующие энергию солнца для подогрева воды. Эти солнечные коллекторы, в зависимости от мощности, можно использовать не только для отопления, но и для снабжения дома горячей водой. В продаже появились солнечные коллекторы различной мощности, исполнения, оснащенности. Диапазон цен – от 5000 до 150000 рублей. Но так ли уж необходимо платить такие деньги за то, что можно сделать своими руками?

Принцип работы солнечного коллектора

Главным элементом любого солнечного коллектора является адсорбер – панель, поглощающая тепловую энергию солнечных лучей и нагревающая теплоноситель. Нагретый теплоноситель по трубам проходит через теплообменник, расположенный в баке с водой, и нагревает ее. Нагревая воду в баке, теплоноситель охлаждается и опускается по законам конвекции к адсорберу. Это простейшая схема, подразумевающая, что адсорбер находится ниже бака с водой.

Схема одноконтурного солнечного водонагревателя

Жителям городов, пользующихся всеми благами цивилизации, нет нужды задумываться над тем, как горячая вода поступает в их квартиры. Для них это обычная услуга жилищно-коммунального хозяйства. Совсем иначе обстоят дела в сельских местностях, на дачных участках, где нет централизованного отопления и горячего водоснабжения, а порой нет и вообще водопроводов, а вода в домах – либо из колодцев, либо из артезианских скважин. Дома отапливаются дровами или углем, ну а о душе приходится только мечтать.

Сравнительно недавно появились водонагревательные устройства, использующие энергию солнца для подогрева воды. Эти солнечные коллекторы, в зависимости от мощности, можно использовать не только для отопления, но и для снабжения дома горячей водой. В продаже появились солнечные коллекторы различной мощности, исполнения, оснащенности. Диапазон цен – от 5000 до 150000 рублей. Но так ли уж необходимо платить такие деньги за то, что можно сделать своими руками?

Принцип работы солнечного коллектора

Главным элементом любого солнечного коллектора является адсорбер – панель, поглощающая тепловую энергию солнечных лучей и нагревающая теплоноситель. Нагретый теплоноситель по трубам проходит через теплообменник, расположенный в баке с водой, и нагревает ее. Нагревая воду в баке, теплоноситель охлаждается и опускается по законам конвекции к адсорберу. Это простейшая схема, подразумевающая, что адсорбер находится ниже бака с водой.

Схема одноконтурного солнечного водонагревателя

При этом в качестве теплоносителя может быть использована и сама вода. Эта схема работает без каких-либо дополнительных устройств, основываясь исключительно на принципе конвекции. Но поскольку коллектор, как правило, располагают на скосах крыш, и находится он выше бака с водой, то для того, чтобы система работала, нужно обеспечить принудительную циркуляцию теплоносителя. Для этого в контур теплоносителя дополнительно устанавливается насос.

Но насос – это активное звено, которое включается в пассивный водонагреватель. И, следовательно, его нужно подключить к электрической сети. Для того чтобы гарантированно быть обеспеченным горячей водой, на случай, если солнечный коллектор из-за длительной пасмурной погоды не может поддержать нужный температурный режим, в бак можно встроить электронагревательный элемент, который при необходимости подогреет воду до нужной температуры.

Делаем солнечный водонагреватель сами

Вариантов самодельных солнечных водонагревателей великое множество. Все зависит от фантазии автора, его возможностей, назначения устройства, а также от местности и наличия достаточных площадей.

Простейшее устройство

Для того чтобы своими руками собрать этот нагреватель, понадобятся змеевик от старого холодильника, деревянные бруски, лист ДВП, алюминиевая фольга (можно взять пищевую), стекло, клей «Герметик», теплоизолятор, поливинилхлоридные трубки. Диаметр трубок должен быть таким, чтобы они плотно насаживались на концы змеевика. Еще понадобится накопительная емкость (примерно на 70 – 100 литров), вентили, соединительная арматура для трубок.

Сначала нужно самым тщательным образом промыть змеевик, удалить из него остатки фреона. Затем из деревянных брусков собирается каркас коллектора. Размеры каркаса должны быть такими, чтобы в него свободно помещался змеевик. Боковые бруски каркаса со стороны днища короба стягиваются деревянными планками таким образом, чтобы лист ДВП плотно прилегал к каркасу. После того, как таким образом будет собран короб, следует тщательно обработать клеем «Герметик» все швы.

Затем на днище короба наклеивается теплоизолятор. Это может быть вспененный каучук или любой другой вспененный материал либо материал из минеральных волокон. Можно использовать прорезиненные коврики, которые обычно кладут перед входной дверью. Поверх теплоизолятора наклеить фольгу. Быть может, в зависимости от того, какой применяется теплоизолятор, потребуется уложить фольгу в два слоя.

Фольгу следует уложить так, чтобы ею были обклеены не только теплоизолятор, но и все стенки короба. Поверх фольги укладывается змеевик, при этом он фиксируется в нескольких местах к стяжкам и боковым брускам. Предварительно в корпусе короба проделываются отверстия для трубок.

После того, как к концам змеевика будут подсоединены трубки, необходимо вывести их наружу и тщательно загерметизировать места соединений. Теперь вся конструкция накрывается стеклом, которое нужно зафиксировать деревянными штапиками, затем герметизируются швы и места выхода трубок.

Тщательная герметизация конструкции необходима для того, чтобы минимизировать потери тепла. Теперь осталось установить коллектор на его «рабочее место», соединить входную трубку с вентилем в днище бака, а выходную – с входным патрубком в верхней части бака. Сам бак через поплавковый клапан соединить с водопроводом. Перед началом эксплуатации бак должен быть покрыт слоем термоизоляции.

Коллектор из змеевика от холодильника

Самодельная система подачи горячей воды готова к работе. Осталось только заполнить ее водой. Так как бак находится выше коллектора, вода из него заполнит всю систему. Как только она достигнет в баке заданного уровня, сработает поплавковый клапан, перекрывая поступление водопроводной воды в систему.

Вода в коллекторе начнет нагреваться и по законам конвекции подниматься и переливаться в бак. По мере расхода горячей воды из бака поплавковый клапан будет открываться, добавляя воду до заданного уровня.

Недостатком этого устройства является то, что оно может функционировать только в солнечную погоду и не может работать в морозы. От этих недостатков избавлены

Более сложные устройства

Короб, а то и несколько коробов для коллектора изготавливаются так же, как и описано выше, но имеют более внушительные размеры. Вместе с фольгой используется металлический лист, а вместо змеевика от холодильника могут использоваться гибкие полипропиленовые армированные трубы небольшого диаметра. В качестве теплоизолятора можно использовать пенопласт. Принципиально конструкция коллектора будет мало чем отличаться от предыдущего.

Схема двухконтурного солнечного водонагревателя

Но отличия все-таки будут. Во-первых, здесь на фольгу укладывается металлический лист, к которому крепятся трубы. Во-вторых, весь коллектор – короб, металлический лист, трубы для максимального поглощения тепловой энергии – красится термостойкой черной краской. В-третьих, для коллектора используется закаленное стекло толщиной в пять миллиметров. Это защитит коллектор от града.

Короб коллектора с уложенными трубами

Поскольку этот солнечный нагреватель должен быть всепогодным, то коллектор желательно установить на крыше. Бак-накопитель можно установить на чердаке. Конструктивно этот бак также будет отличаться от предыдущего. Кроме поплавкового клапана и выпускного крана, внутри бака будет установлен змеевик из гибкой медной трубки. Этот змеевик соединяется с коллектором и предназначен для нагрева воды в баке. Во избежание потерь тепла, бак нужно покрыть термоизолятором.

Бак со встроенным змеевиком

В коллектор заливается морозостойкая жидкость. Например, антифриз. Поскольку бак будет находиться ниже коллектора, а принцип конвекции в такой конфигурации не работает, то для обеспечения циркуляции теплоносителя в систему должен быть включен циркуляционный насос. Объем перекачиваемого теплоносителя незначителен, поэтому насос может быть маломощным. Если это насос постоянного тока, то его можно будет запитать от солнечных батарей.

Сам же коллектор нужно максимально загерметизировать, чтобы предотвратить даже малейшие утечки тепла. Такой коллектор позволит улавливать тепловую энергию солнца даже в пасмурный день, так как ультрафиолетовые лучи проникают сквозь облака и, хоть и слабее, но, тем не менее, нагревают теплоноситель.