Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками?

Наверное, каждый владелец загородного дома, небольшого коттеджа, находящегося в удалении от города, сталкивался с проблемой отопления помещений. Кто-то сооружает в одной из комнат камин, кто-то устанавливает большую печь с котлом для нагрева воды, которая затем подается в систему отопления дома, кто-то включает электрообогреватели. Но все эти способы отопления дома требуют расхода энергоносителей – газа, дров, угля, электричества. А их потребуется немало, особенно для отопления большого дома.

Сейчас все чаще для отопления таких домов используется энергия солнечного излучения. Установка, которая преобразует солнечную энергию в тепло, используемое для нагрева воды, воздуха, других теплоносителей, называется солнечным коллектором. Спрос порождает предложение. И сейчас появилось множество фирм, готовых изготовить по требованию заказчика солнечные коллекторы для отопления любого принципа действия, любой мощности, для любого, даже очень большого, дома.

Схема отопления дома энергией солнца

По принципу действия солнечные коллекторы делятся на плоские, вакуумные, параболические и воздушные. Плоские коллекторы представляют собой герметичный короб с адсорбером, системой труб, прозрачной поверхностью, обращенной к солнцу.

Вся же система отопления в простейшем случае состоит из такого коллектора, установленного на земле, бака-накопителя, установленного на возвышенности (например, на чердаке дома), трубопроводов, отвода горячей воды из бака и подвода холодной воды к баку. Входной и выходной патрубки коллектора соединены с баком. Вода, нагреваясь в коллекторе, по законам конвекции поднимается в бак, а холодная вода из бака опускается в коллектор. Происходит естественная циркуляция.

Плоский коллектор

Наверное, каждый владелец загородного дома, небольшого коттеджа, находящегося в удалении от города, сталкивался с проблемой отопления помещений. Кто-то сооружает в одной из комнат камин, кто-то устанавливает большую печь с котлом для нагрева воды, которая затем подается в систему отопления дома, кто-то включает электрообогреватели. Но все эти способы отопления дома требуют расхода энергоносителей – газа, дров, угля, электричества. А их потребуется немало, особенно для отопления большого дома.

Сейчас все чаще для отопления таких домов используется энергия солнечного излучения. Установка, которая преобразует солнечную энергию в тепло, используемое для нагрева воды, воздуха, других теплоносителей, называется солнечным коллектором. Спрос порождает предложение. И сейчас появилось множество фирм, готовых изготовить по требованию заказчика солнечные коллекторы для отопления любого принципа действия, любой мощности, для любого, даже очень большого, дома.

Схема отопления дома энергией солнца

По принципу действия солнечные коллекторы делятся на плоские, вакуумные, параболические и воздушные. Плоские коллекторы представляют собой герметичный короб с адсорбером, системой труб, прозрачной поверхностью, обращенной к солнцу.

Вся же система отопления в простейшем случае состоит из такого коллектора, установленного на земле, бака-накопителя, установленного на возвышенности (например, на чердаке дома), трубопроводов, отвода горячей воды из бака и подвода холодной воды к баку. Входной и выходной патрубки коллектора соединены с баком. Вода, нагреваясь в коллекторе, по законам конвекции поднимается в бак, а холодная вода из бака опускается в коллектор. Происходит естественная циркуляция.

Плоский коллектор

Солнечные коллекторы на вакуумных трубках имеют гораздо больший коэффициент полезного действия, чем плоские. В вакуумных трубках теплоносителем является легкоиспаряющаяся жидкость. При облучении трубки солнечными лучами эта жидкость испаряется, пар по трубке поднимается вверх и разогревает медный наконечник. Этот медный наконечник вставляется в теплообменник. Через него циркулирует под давлением вода, которой отдает тепло наконечник вакуумной трубки.

Обычно такое устройство собирается из 15 – 20 трубок. Если необходимо увеличить мощность устройства, ускорить процесс нагрева воды, то в контур отопления включают несколько таких панелей. Циркуляцию воды обеспечивает водяной насос. При отрицательной температуре наружного воздуха такие устройства могут нагреть воду до кипения.

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Солнечные воздушные коллекторы самые простые. Они служат в основном для дополнительного отопления и позволяют значительно экономить расход традиционных энергоносителей, которые обеспечивают обогрев дома. Короб коллектора такой же, как и у плоского. Отличие заключается в том, что в этом коробе нет труб для теплоносителя. Теплоносителем является сам воздух.

Естественно, что входное и выходное отверстия короба должны быть больше, а сам короб должен быть тщательнейшим образом загерметизирован. Для лучшего нагрева воздуха адсорбер покрывается слоем светопоглощающей термостойкой краски и делается ребристым, что увеличивает рабочую площадь. В принципе, такая установка может работать и без дополнительных устройств, только за счет естественной конвекции воздуха.

Нагретый воздух уходит в воздуховод через выходной патрубок и поднимается в отапливаемое помещение. Холодный воздух из этого помещения поступает в устройство через воздуховод входного патрубка. Но для более эффективной работы коллектора на выходном воздуховоде устанавливается маломощный насос для принудительной циркуляции.

Устройство и установка воздушного солнечного коллектора

Наиболее сложным в плане эксплуатации является параболический солнечный коллектор. В фокусе параболоцилиндрического зеркала помещается медная трубка, по которой протекает теплоноситель. Нагреваясь, этот теплоноситель поступает в теплообменник и нагревает находящуюся там воду. Недостатком такого устройства является то, что ему необходима система слежения за солнцем и связанный с ней соответствующий поворотный механизм, что требует дополнительных свободных площадей для его размещения. Если обойтись без следящей системы, то эффективность работы этого нагревателя будет намного меньше.

Параболический солнечный коллектор

Солнечные коллекторы своими руками

Если домик на даче или загородный дом строит бригада профессионалов, и это сооружение будет рассчитано не только на летнее времяпрепровождение в выходные дни, но и на длительное проживание, то, конечно же, в смету строительства будет заложена и стоимость системы отопления. И будущему владельцу будет сдан объект, что называется, под ключ. Но очень многие строят и дачные домики, и загородные дома сами. И когда возникает вопрос о системе отопления, горячего водоснабжения, то здесь предпочтение отдается тому, что можно сделать своими руками.

Самодельный коллектор, возможно, и не будет производить впечатление своим внешним видом, но работать он будет ничуть не хуже, а, возможно, и лучше, чем выполненный в заводских условиях, ведь делается он для себя. Да и обойдется он намного дешевле. Причем можно сделать такую систему отопления, которая бы комбинировала водяной и воздушный способы обогрева помещений. Для нагрева воды можно сделать плоский или вакуумный коллектор, а воздух будет подогреваться в воздушном коллекторе.

Самодельный плоский солнечный коллектор для отопления

Прежде, чем приступить к изготовлению, нужно четко определиться, каким образом будет отапливаться помещение – будут ли это стандартные батареи отопления или это будет водяной пол. От этого будет зависеть размер и количество нагревателей. Теперь можно приступать к подбору материалов. Для изготовления непосредственно самого коллектора потребуется каленое стекло толщиной пять миллиметров, доски сечением 150/25 мм, крепежные уголки, оргалит или древесно-волокнистая плита, деревянный брусок 50/50 мм, кровельное оцинкованное железо, медная трубка, соединительные муфты, хомуты для крепления, клей «Герметик», термостойкая черная краска, теплоизоляция (любой пенный материал, минеральная вата), силиконовая трубка.

Когда все комплектующие будут собраны, можно приступать к изготовлению. Доски обрезать на необходимую длину (чуть больше размеров листа кровельного железа). Из них сколачиваются стенки короба. Стыки для прочности скрепляются уголками. Затем прибивается днище – оргалит или ДВП. Вся эта конструкция усиливается деревянным брусом. В стенках короба просверливаются два отверстия для входного и выходного патрубков. Все стыки конструкции тщательно промазываются «Герметиком». После того, как клей просохнет, дно покрывается слоем теплоизоляции. Это может быть пенопласт, пенополистирол, минеральная вата.

Этапы сборки короба солнечного коллектора

Поверх теплоизоляции укладывается лист оцинкованного кровельного железа. Лист прибивается к поперечным деревянным брускам. К этому листу хомутами крепится радиатор, выполненный из медной трубки в виде змеевика. Чтобы придать медной трубке правильную форму без изгибов и складок, в нее нужно засыпать соль, которую легко вымыть после того, как змеевик будет готов.

Коллектор в сборе

Вход и выход радиатора выводятся через просверленные отверстия за пределы короба. После этого радиатор и лист железа покрываются в два слоя термостойкой черной краской. Когда краска высохнет, короб накрывается стеклом. Стекло лучше всего уложить в пазы, предварительно вырезанные в досках стенок короба. Это обеспечит лучшее прилегание стекла, его крепление и герметизацию.

После укладки стекла необходимо тщательно обработать «Герметиком» места его прилегания к коробу. Так же тщательно нужно загерметизировать входной и выходной патрубки. С внешней стороны короб следует покрыть двойным слоем краски. После высыхания клея и краски коллектор готов к работе. Останется только установить его на место и подключить к системе отопления.

Солнечные коллекторы на крыше

Самодельный воздушный солнечный коллектор для отопления

Конструктивно воздушные коллекторы отличаются от плоских тем, что у них нет водяного радиатора, который крепится к железному листу. Вместо радиатора из медных труб к листу крепятся ребристые пластины для увеличения площади теплоотдачи. Нагретый в коллекторе воздух через выходной воздуховод вентилятором подается в помещение. Более холодный воздух из этого помещения по входному воздуховоду поступает в коллектор. Воздух в коллекторе может нагреваться до +50°С + 75°С. Таким образом осуществляется обогрев дома.

Некоторые мастера вместо ребристых пластин используют подручные материалы. Например, один немецкий изобретатель сумел собрать воздушный коллектор из алюминиевых банок от пива, кока-колы, пепси и др. Видео своего «изобретения» он разместил в Интернете.

Воздушный коллектор из жестяных банок

Смекалка и фантазия людей безграничны. Вне всякого сомнения, могут появиться устройства, сделанные совершенно неожиданным способом и из абсолютно неожиданных предметов. Самое ценное то, что эти устройства будут работать безупречно, надежно и длительное время.