Плоские солнечные коллекторы

Плоский солнечный коллектор – это изделие, предназначенное для нагрева воды под действием солнечных лучей. Иными словами, он превращает энергию солнца в тепловую энергию жидкого теплоносителя, причем нагрев может достигать весьма значительных температур. Именно поэтому плоские коллекторы используются в системах ГВС и отопления, особенно – частных домов.

Немалую роль играет и невысокая стоимость таких коллекторов. Расценки на них начинаются от 12 тыс. рублей и зависят от площади изделия, производительности, фирмы-изготовителя и некоторых конструктивных особенностей (например, типа покрытия лицевого стекла или нюансов устройства абсорбера).

Устройство и работа

Основа такого коллектора – абсорбер, в котором и происходит нагрев теплоносителя (в бытовых моделях используется вода, в заводских может применяться жидкость со свойствами антифриза).

Абсорбер представляет собой тонколистовую металлическую пластину (обязательно – черного цвета для лучшего лучевого поглощения), к которой снизу плотно прилегает (приваривается) змеевидная трубка малого сечения. По этой трубке и циркулирует вода, нагреваясь в ходе прохождения под пластиной металла. Размещается абсорбер внутри корпуса (деревянного или металлического), причем стенки и дно его в обязательном порядке теплоизолируются.

Это делается для предотвращения теплопотерь, которые неминуемо возникнут, если абсорбер будет контактировать с корпусом. Лицевая часть корпуса закрывается закаленным стеклом с особыми оптическими свойствами (в самодельных моделях можно использовать оргстекло).

Разогретая вода поднимается из коллектора и поступает в накопительный бак, холодная вода из бака подается в коллектор. Из этого накопителя вода расходуется на бытовые нужды, доливаясь холодной по мере надобности. Причем возможны два варианта устройства: вода-теплоноситель поступает непосредственно в бак, смешиваясь с холодной (одноконтурная система) или же она проходит сквозь жидкость в баке по тонкой трубке, прогревая его объем, как кипятильник. По мере прохождения теплоноситель остывает и возвращается в коллектор, не смешиваясь с водой в баке (двухконтурная система).

Особенности плоских коллекторов

Среди преимуществ таких устройств выделяются:

• Простота конструкции;
• Малая стоимость;
• Высокая степень надежности;
• Высокая производительность (особенно – летом);
• Возможность сэкономить до 70% затрат на подогрев воды;
• Идеальное соотношение цены/качества для теплого климата и южных широт;
• Возможность самостоятельного изготовления;
• Способность самоочистки от снега и опавших листьев (за счет гладкой поверхности);
• Длительный эксплуатационный период.

Однако при низких температурах (зимой, в межсезонье) производительность таких коллекторов ощутимо падает, что связано с резко возрастающими тепловыми потерями. Кроме того, эти изделия обладают достаточно высокой парусностью (из-за большой площади), это обязательно надо учесть при установке, иначе коллектор может быть сорван сильным порывом ветра. Также при установке на крыше можно столкнуться с целым рядом сложностей, поскольку панель надо поднимать целиком. При этом она должна быть ориентирована строго на юг, иначе ее производительность будет меньше задуманной.

Эксплуатация

При эксплуатации плоских коллекторов надо учитывать несколько факторов. Во-первых, их поверхность ни в коем случае не должна затеняться (деревьями или другими домам), это приведет к критичному падению производительности. Во-вторых, после сильных осадков (например, с градом) или ветра надо осматривать лицевое стекло. Дело в том, что град или принесенный ветром мусор могут повредить его поверхность. Главным образом это касается сотового поликарбоната, который чаще всего используется в бытовых моделях. Такие царапины приводят к резкому ухудшению оптических свойств, а значит, ухудшению прохождения солнечных лучей. Иными словами, к снижению производительности.

Плоские коллекторы целесообразнее применять именно летом, в условиях теплой и солнечной погоды. В этом случае они полностью оправдают все затраты на приобретение, установку и интеграцию системы. Причем отличный вариант для сведения затрат к минимуму – самостоятельное изготовление плоского коллектора.

Изготовление

Самостоятельно сделанные плоские солнечные коллекторы прекрасно подойдут для подогрева воды на даче (в душе или для бытовых нужд), а вот для обеспечения ГВС большого коттеджа их производительности будет маловато. Поэтому прежде, чем приступить к работе, надо оценить экономическую целесообразность затрат и сопоставить с требуемым результатом.

Понадобится запастись:

• Тонким листом металла для абсорбера;
• Трубчатым змеевиком для воды;
• Защитным стеклом;
• Заготовками для собственно корпуса;
• Вспененной теплоизоляцией для корпуса;
• Сантехническими переходниками, заглушками, фитингами;
• Оборудованием для пайки металла и инструментом для сборки корпуса.

Кроме того, перед началом работ надо заранее прикинуть, какой объем воды должен нагревать один коллектор. От этого будет зависеть количество требуемых материалов.

Абсорбер и змеевик

Для абсорбера подойдет лист меди, в крайнем случае – алюминия. С наружной стороны его нужно обязательно выкрасить матово-черной порошковой краской для лучшего нагрева.

Змеевик можно подыскать готовый. Но лучше сделать самому из тонких медных трубок, предназначенных для отопительных систем. Трубки спаиваются между собой через сантехнические переходники-тройники, таким образом, чтобы получилась конструкция, похожая на лестницу. На неиспользуемых торцах устанавливаются сантехнические заглушки.

Корпус и лицевая панель

Для изделия, изготовляемого своими руками, лицевую панель можно сделать из сотового (но не литого!) прозрачного поликарбонатом белого цвета. Корпус самодельного коллектора обычно выполняется из фанеры и деревянных досок. Лист фанеры будет служить задней стенкой, а доски необходимы для боковых стенок.

Теплоизоляция

Теплоизоляция прокладывается по дну и бокам корпуса для минимизации теплопотерь, иначе самодельный коллектор будет просто нагревать окружающий воздух. Лучше всего для этих целей подойдут вспененные изоляционные материалы, так как при небольшой толщине они обладают очень хорошей эффективностью.

Разновидности плоских коллекторов

Плоский коллектор с трубчатым змеевиком – это классический вариант конструкции. Однако существуют и альтернативные решения, производительность которых также позволяет использовать их для решения проблем дачного водоподогрева.

Из банок

Абсорбер плоского коллектора можно сделать и иными способами. Цена такого варианта будет еще ниже, впрочем, как и производительность. Так, можно использовать пустые алюминиевые банки из-под пива или иных напитков. В торцах банок проделываются отверстия, после чего они соединяются между собой в длинные ряды. Стыки тщательно герметизируются силиконовым герметиком. Готовая конструкция покрывается черной краской и также устанавливается в корпусе.

Из полипропилена

В качестве абсорбера в таком коллекторе используется сотовый полипропилен (не путать с поликарбонатом, это разные вещи!). Структурно этот материал по всему объему разделен перемычками на множество узких продольных трубок, иными словами, представляет собой готовый радиатор. Полипропилен сотовый широко используется при производстве рекламных конструкций, поэтому его можно приобрести в специализированных фирмах.

Все внутренние трубки материала объединяются общими трубами (сверху и снизу, для подачи и отведения воды). Для этого используется полипропиленовая трубка ABS небольшого диаметра. Она разрезается вдоль и надевается на кромку листа полипропилена. Для герметизации стыков потребуется специальный клей. К сожалению, клей, предназначенный для работы с полипропиленом, стоит гораздо дороже силиконовых или эпоксидных вариантов.

Из садового шланга

Это, пожалуй, самый примитивный и наименее затратный вариант плоского коллектора, состоящий лишь из садового шланга и деревянного корпуса. Шланг должен быть резиновым или полиэтиленовым, лучше всего – черного цвета (тогда готовую конструкцию не придется дополнительно красить). Армированные ПВХ-шланги для этих целей не годятся, дело в том, что они имеют более тонкие стенки и при малых изгибах перегибаются. За счет этого нарушается равномерное протекание потока воды и снижается внутренний объем. Длина шланга зависит от потребностей (можно использовать изделия в 50, 100 и даже 200 м).

Бухта шланга укладывается спиралью на дно корпуса. Для лучшего нагрева корпус стоит заранее прокрасить в черный цвет. Витки трубы надо дополнительно зафиксировать, ведь действием температур и объемов воды шланг будет прогибаться. Для этих целей подойдут пластиковые хомуты. Лицевая сторона закрывается сотовым поликарбонатом.

В целом созданный своими руками плоский коллектор достаточно эффективен в летний период, на дачном участке он вообще может стать единственным рациональным решением по обеспечению нужного подогрева воды. Сборка и установка такого коллектора требует лишь единовременных затрат, в дальнейшем же его достаточно просто очищать от скопившейся пыли или иных загрязнений.