Особенности солнечных водонагревателей, их использование и изготовление

В условиях постоянного роста цен на энергоресурсы возможность использования бесплатного (и бесконечного!) источника энергии становится все более привлекательной. Особенно часто над этим задумываются владельцы частных домов, которым не так уж сложно переоборудовать инженерные коммуникации своего коттеджа. А поскольку самые большие расходы связаны с подогревом воды, то наиболее простым и рациональным выходом стали именно солнечные водонагреватели.

Что такое «солнечный нагреватель воды»?

По сути, это – целая система, предназначенная для получения горячей воды нужной температуры. Состоит она из нескольких элементов, главным из которых является солнечный коллектор (вакуумный либо плоский, причем нередко вакуумный предпочтительнее). Помимо коллектора необходим также бак-теплообменник, в котором и происходит передача накопленного тепла. Кроме того, в системе нередко присутствуют датчики температуры для отслеживания степени нагрева воды. В этом случае к баку также подключают дополнительный источник нагрева (например, электрокотел), который автоматически запускается при охлаждении воды ниже заданного минимума.

Особенности работы

Принцип действия солнечных водонагревателей практически аналогичен обычному кипятильнику, однако имеются некоторые особенности, зависящие от типа нагревательной системы. Так, различают «открытые» и «закрытые» варианты. В первых циркулирует вода, которая непосредственно применяется в ГВС. В этом случае верхний выход коллектора соединяется с верхней же частью бака, куда и подается горячая вода. Далее эта вода поступает на бытовые нужды. В нижней же части бака находится холодная жидкость, которая подается в коллектор для нагрева, а также используется для разбавления горячей воды верхней части.

Во втором случае система действительно работает как своеобразный кипятильник. Только в роли источника энергии выступает не электричество, а солнечный свет. Нагревательным же элементом является проходящая через бак змеевидная трубка, по которой протекает разогретый теплоноситель из коллектора. Находящаяся в баке холодная вода нагревается и может расходоваться на бытовые нужды. Раскаленный же теплоноситель проходит через змеевик, остывает и возвращается в коллектор. Цикл повторяется. Такой закрытый солнечный водонагреватель нередко называют двухконтурным.

Открытые установки отличаются более простой конструкцией, однако закрытые более производительны. Но во многих случаях (например, для дачных душей или небольших нужд) открытые варианты более рациональны.

Схемы подключения

Водонагреватели на солнечных батареях могут производить различное количество горячей воды. И дело не только в используемых коллекторах или их габаритах, сезонной инсоляции или расположении изделия. Прежде всего производительность таких нагревателей зависит от типа и особенностей системы, в которой они используются.

Активные системы

В таких установках для обеспечения циркуляции теплоносителя используются насосы. Эти системы немного сложны в обустройстве, однако отличаются довольно высокой эффективностью. При этом накопительный бак такой системы «не привязан» к коллектору и может располагаться как угодно относительно него.

Вариант с открытым контуром не подходит для кислой или содержащей большое количество солей воды, поскольку в этом случае неизбежна сильная коррозия. Чаще всего подобные установки применяют при сезонном использовании или в более жарких регионах. «Закрытые» же установки более эффективны в областях с холодным климатом и долгой зимой, поскольку они защищены от замерзания. Причем нередко используются теплообменники с двойными стенками или же два раздельных теплообменника. Но такие системы стоят значительно дороже.

Пассивные системы

Это самый простой тип солнечных водонагревательных систем. Жидкость в них циркулирует за счет естественного увеличения объема при нагревании с одновременным уменьшением удельной плотности. Нагретая вода из солнечного коллектора попадает в бак, откуда и расходуется по мере надобности. В нижней части емкости находится холодная вода, которая и подается в коллектор для нагрева. Такие системы легко обустроить своими руками, единственное условие – бак должен располагаться выше коллектора и не очень далеко от него. Подобные установки вырабатывают не так много горячей воды, но вполне оправданны, например, в дачных условиях.

Заводской или самодельный?

Собрать солнечную водонагревательную установку не так сложно, но ее производительность будет не очень высокой. Такой вариант отлично подойдет для садового или дачного участка (летний душ, мытье посуды и т.д.), но в более сложных случаях лучше использовать заводские изделия.

Дело в том, что самодельный солнечный водонагреватель в любом случае будет основан на плоском коллекторе, производительность которого сильно зависит от количества солнечных лучей и внешних температур. Подобное решение оправданно для сезонного применения, но для работы в холодных условиях и при малой освещенности (например, в пасмурное межсезонье) необходимы установки на вакуумных солнечных батареях. Собрать же своими руками полноценный вакуумный коллектор (даже при наличии заводских трубок) практически невозможно.

Для самостоятельной сборки солнечного водонагревателя (как правило, она выполняется по открытому типу) потребуется целый ряд компонентов.

Для коллектора:

• Металлический лист с черной поверхностью для абсорбера;
• Готовый змеевик или спаянный самостоятельно из медных трубок (тоже для абсорбера);
• Внешнее защитное стекло для корпуса (в крайнем случае – сотовый поликарбонат);
• Материалы для корпуса (обычно используют фанеру и деревянные бруски);
• Минеральная вата для теплоизоляции абсорбера;
• Сантехнические переходы и заглушки для подключения коллектора.

Для всей системы:

• Бак-накопитель достаточной емкости;
• Сантехническая подводка для подключения коллектора к баку;
• Сантехнические штуцеры, клапаны и переходы для обеспечения подачи холодной воды и отвода горячей.

Кроме того, потребуются и соответствующие инструменты, например, паяльное оборудование для припайки змеевика к листу абсорбера или столярный набор для подготовки корпуса.