Солнечный коллектор для бассейна

Солнечный коллектор или водонагреватель сегодня широко используется для нагрева воды. Кроме этого с их помощью возможен и обогрев домов. Особенностью таких водонагревателей и коллекторов является то, что они в своей работе используют энергию солнца. Данный тип приборов стоит достаточно дорого, поэтому многие сегодня задаются вопросом — «как сделать его своими руками для нагрева воды?». Что ж, давайте попробуем разобраться с этим вопросом.

Принцип работы солнечного коллектора

Нагревательная система для бассейна может быть как автономной, так и подсоединенной к системе отопления дома. Совместный обогрев вместе с коттеджем это очень удобно и экономично. Но об этом стоит задуматься на этапе строительства сооружений.

Коллектор представляет собой полотно с множеством металлических трубочек, внутри которых циркулирует вода. Вода нагревается солнечным светом и при помощи насоса поступает в водоем. Так происходит солнечный подогрев воды в бассейне. Рассмотрим, как его соорудить для нагрева воды собственными руками.

ВАЖНО! В зависимости от вида бассейна есть свои особенности установки прибора. Например, для закрытого бассейна минимальная площадь солнечных батарей должна быть не менее 50% поверхности бассейна. Для открытого бассейна – не менее 70%.

Для конструкции понадобятся:

• Брусья, рейки, мебельные уголки, шурупы, гвозди для их скрепления.
• Лист ДСП.
• Лист жести.
• Черная краска.
• Металлические или пластиковые трубки, переходники и держатели для них.
• Шланги для подачи воды в змеевик и отвода подогретой воды в бассейн.
• Насос для осуществления циркуляции воды по змеевику.
• Стеклопакет или стекло.
• Толстый утеплитель.

Как происходит нагрев бассейна солнечным коллектором

По-простому процесс выглядит так:

1. абсорбируется тепло;
2. при помощи аккумулируемой тепловой энергии подогревается вода, играющая роль теплоносителя;
3. горячая жидкость сбрасывается не в накопительную емкость, а поступает в чашу искусственного водоема (бассейна);
4. циркуляция теплоносителя для большей эффективности осуществляется принудительным способом (насосом).

Устройство вакуумного коллектора

Установка панельных водонагревателей оправдана если планируется подогревать воду только во время купального сезона. Обогреть бассейн гелиопанелями не получится, так как при наступлении зимнего времени года резко снижается теплоэффективность системы.

Для небольшого бассейна открытого типа лучше использовать пирамидальные и гибкие коллекторы.

Отзывы показывают, что теплопотери при нагреве воды искусственного водоема снижаются приблизительно в 2 раза, если использовать специальное покрытие в ночное время суток или в период, когда бассейн не используется.

Виды

Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

Накопительные

Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.

Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

Плоские

Представляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.

Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

Жидкостные

Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.

К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.

Воздушные

Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.

Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.

Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.

Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.

Рекомендации по сборке

Чтобы самостоятельная сборка солнечного водонагревателя пошла быстро и успешно, необходимо учитывать следующие рекомендации профессионалов:

• все оборудование, необходимое для сборки солнечной батареи для нагрева воды, не рекомендуется ставить на ровной площадке. Здесь следует вести прокладку труб для обратной подачи несколько выше, чем те трубы, которые предназначены для прямой подачи воды. В результате вы сможете избежать неприятной ситуации появления воздушных пробок. Из-за их появления происходит замедление подогрева воды в системе;
• для закрытого типа бассейнов надлежит устанавливать солнечный водонагреватель с южной стороны. При этом максимально допустимый угол наклона должен составлять 45 градусов;
• используя устройство вакуумного коллектора, допускается его размещение на плоской кровле при 15 градусах. Здесь следует ориентироваться на высоту солнца, а не на компасные показатели. В такой ситуации водонагреватель буде выполнять дополнительную роль в качестве теплоизоляции;

Обратите внимание! Размещение солнечного коллектора на крыше позволит обезопасить его устройство от перегрева.

Коллектор на крыше

Размещение устройства на крыше

• все элементы в агрегате должны быть герметично соединены между собой, чтобы предупреждать появление протечек;
• стекла между собой стыкуются алюминиевыми уголками;
• особое внимание нужно уделить прочности конструкции, чтобы она смогла выдерживать не только вес платформы, но в уровень снега, который будет на ней лежать в зимнее время года;
• трубы для водонагревателя следует выбирать качественные и прочные, чтобы они смогли прослужить довольно продолжительный период времени;
• чтобы самодельная конструкция проработала долго, необходимо правильно за ней ухаживать.

Беря во внимание эти рекомендации, ваша самодельная конструкция будет эффективно выполнять обогрев воды не один год.

Плюсы и минусы подогрева бассейна солнечными коллекторами

Перед тем как установить оборудование для аккумуляции солнечной энергии, надо взвесить его преимущества и недостатки.

Плюсы:

• Стоимость аккумулирующего оборудования для бассейна доступна рядовому покупателю. Коллекторы можно приобрести за небольшую стоимость.
• Простота устройства позволяет самостоятельно создавать коллекторы из пластиковых труб.
• Объем нагретой солнечной энергией воды можно регулировать самостоятельно. Схема проста: чем больше коллекторов, тем больше жидкости они способны прогреть.
• Аккумулирующие устройства просты в эксплуатации. Отсутствует необходимость приглашать специалистов для подключения к системе.

Из недостатков выделяют только два неоспоримых факта. Организовать полноценное отопление бассейна солнечным коллектором невозможно. Вдобавок в пасмурную или холодную погоду его эффективность снижается.

Особенности работы

Вакуумный

Для достижения большей эффективности, устройство нужно устанавливать на крыше. Собирательные способности коллектора не зависят от погоды и температуры воздуха. Монтироваться устройство, может, под любим наклоном, начиная от 5 до 90 градусов.

Вакуумные трубки устройства улавливают солнечную энергию. Проходя через прозрачную внешнюю трубку, энергия задерживается во второй колбе с нанесённым на неё абсорбентом.

Таким образом, абсорбент нагревается до определённой температуры и проникает через вторую колбу на тепловую трубку, а нагретый эфир, превратившийся в пар,переходит в рабочую часть тепловой трубки. Отдав тепло, пар превращается в конденсат и возвращается обратно в нижнюю часть трубки, затем цикл повторяется.

Плоский

Работа плоского коллектора основана на парниковом эффекте. Излучения солнца почти полностью поглощаются внешним стеклом, и примерно 90% энергии доходят до внутреннего поглотителя. При нагревании покрытие начинает излучать тепловую энергию.

Передача аккумулированной энергии к носителю тепла осуществляется при помощи медных либо алюминиевых элементов.

Правила эксплуатации

Чтобы получить эффективный нагрев бассейна солнечным коллектором, надо правильно его эксплуатировать. Существует ряд правил, которые желательно выполнять:

• Оптимальным местом установки аккумулирующего оборудования является крыша здания, но как можно ближе к бассейну.
• Гелиоколлектор эффективнее работает при горизонтальном расположении. Допускается вертикальная установка, но с максимальным наклоном 30 ^о.
• Подающие трубы располагают выше по отношению к обратному трубопроводу. Это связано с тем, что по закону физики горячая вода направляется вверх.
• Лицевую сторону аккумулирующего устройства всегда располагают на южную сторону. Допускается отклонение максимум до 45^о.
• Если в течение дня участок освещается солнцем менее 5 часов, то он не подходит для установки коллектора.

По окончании купального сезона в бассейне из аккумулирующего устройства сливают остатки воды. Оставлять жидкость нельзя, так как зимой она замерзнет, разорвет трубки.

Инструкция изготовления солнечной батареи своими руками

Вариантов исполнения солнечных коллекторов много. Для подогрева воды в открытых бассейнах на даче без больших финансовых затрат, можно изготовить солнечный коллектор самостоятельно своими руками.

Простая схема из шланга для полива:

1. На металлический лист 1500х1500х2 мм. наносится краска чёрного цвета.
2. Поливочный шланг сворачивается спиралью. Необходимо создать 4 улитки по 60 см в диаметре соединённые между собой последовательно.
3. Закрепить спирали между собой можно посредством проволоки или бечёвки.
4. Укладываются они на плоскость листа.
5. Подача воды из бассейна осуществляется через циркуляционный насос.
6. Напор регулируется опытным путём.
7. Лист необходимо приподнять для создания угла равного 60 градусам. Это необходимая величина для попадания на коллектор прямых солнечных лучей.
8. В течение нескольких часов вода в небольшом бассейне приобретёт комфортную температуру.

Более сложный вариант сборки коллектора из пластиковой трубы:

1. На лист фанеры с рабочей стороны наносится чёрная краска.
2. Из полипропиленовой трубы диаметром 10 мм спаивается система в виде змеевика.
3. Отрезки трубы соединяются уголками.
4. Шаг между прямыми участками трубы равен 50 мм.
5. Конструкция крепиться к листу фанеры с помощью полиэтиленовых самозатягивающихся хомутов.
6. Труба окрашивается краской в чёрный цвет. Это необходимо не только для нагрева воды, но и для защиты материала трубопровода от разрушительного воздействия ультрафиолета.
7. Готовый блок обрамляется рамой из рейки 20х20 мм.
8. Сверху на раму закрепляются полосы стекла. Они обеспечат лучший прогрев трубы за счет создания барьера для защиты от ветра и аккумуляции дополнительного объёма солнечных лучей.
9. Задняя стенка коллектора обклеивается пенопластом для создания теплоизоляции внутреннего пространства.
10. Для установки конструкции собирается каркас из бруса сечением 50х50 мм.
11. Коллектор устанавливается на каркас жёстко для сопротивления ветру.
12. Подача воды осуществляется с нижнего края с применением циркуляционного насоса.
13. Выход воды осуществляется в верхнем углу противоположной стороны системы.
14. Горячая вода по шлангу поступает в бассейн.

Цены на заводские приборы

Львиная доля финансовых затрат на сооружение подобной системы приходится на изготовление коллекторов. Это не удивительно, даже в промышленных образцах гелиосистем около 60% стоимости приходится на этот конструкционный элемент. Финансовые затраты будут зависеть от выбора того или иного материала.

Надо отметить, что подобная система не в состоянии отопить помещение, она лишь поможет сэкономить на затратах, помогая подогреть воду в системе отопления. Учитывая довольно большие затраты энергии, которые расходуются на нагрев воды, солнечный коллектор, интегрированный в систему отопления, существенно снижает подобные издержки.

Солнечный коллектор довольно просто интегрируется в систему отопления и горячего водоснабжения (+)

Для ее изготовления используются довольно простые и доступные материалы. К тому же подобная конструкция является полностью энергонезависимой и не нуждается в техническом уходе. Уход за системой сводится к периодическому осмотру и очистке стекла коллектора от загрязнений.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция коллектора

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Материалы и детали для изготовления

Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

• стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
• рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
• доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
• прокатный уголок;
• соединительная муфта;
• трубы для сборки радиатора;
• хомуты для крепления радиатора;
• лист оцинкованного железа;
• приёмная и выпускная труба радиатора;
• бак объемом 200−300 литров;
• аквакамера;
• теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).

Внешний вид коллектора Станилова

Этапы работ

Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

1. Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
2. На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
3. После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
4. Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
5. Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
6. Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
7. Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
8. После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
9. Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.

Макет коллектора Станилова

Самодельный солнечный коллектор

Самодельный солнечный коллектор

• Первым делом сооружается каркас. Он должен быть прочным, чтобы выдержать вес полотна. Брусья скрепляются мебельными уголками. Желательно сделать таким образом, чтобы полотно могло наклоняться под разными углами. В зависимости от падения солнечных лучей. Тогда подогрев бассейна от солнечных батарей будет быстрее и эффективнее.

ВАЖНО! Так как вес коллектора может достигать до 30-35 кг, то каркас должен быть прочным и способным без проблем выдержать такую массу. Обязательно учтите вес стекла, снега, воды воздействие на конструкцию ветра и т.п.

• Из брусьев сооружается полотно. Полотно представляет собой квадрат или прямоугольник. Это важная и основная часть конструкции. Полотно состоит из прочного ДСП, к которому крепится лист жести. Жесть покрывается черной матовой  краской. Черный цвет лучше прогревается. Если коллектор будет использоваться только летом, то дополнительный утеплитель не нужен. Короба и стекла будет достаточно. Если солнечный подогрев бассейна будет осуществляться в прохладное время года, то стоит уложить поверх змеевика утеплитель.

Змеевик из медных трубок

• Змеевик лучше сделать из медных трубок. Жесть быстрее прогревается. Готовый спаянный змеевик, также окрашивается черной краской и становится похож на черный шланг. Держатели под него крепятся к полотну на одинаковом расстоянии. Причем змеевик должен быть меньше на 15 см самого полотна с каждой стороны. А выходные трубки наоборот больше. К ним в будущем будут подведены шланги с водой.
• Также нельзя забывать, что солнечный коллектор для бассейна, должен быть оснащен автоматическими клапанами, которые будут выпускать образовавшийся водяной пар от горячей воды.
• Короб хорошо промазывают герметиком, чтобы воздуха практически не было.
• Закрывают стеклом.
• Подсоединяют шланги на вход и выход воды.
• Коллектор устанавливают недалеко от бассейна на ровную поверхность. Главное условие, чтобы место под коллектор освещалось как можно дольше. И не было тени от построек и деревьев.

Солнечный коллектор для подогрева воды в бассейне готов. И для его конструкции потребуется немного времени и затрат. Он окупит себя в первый же год. Особенно хорошо для тех мест, где частые перебои с электричеством. Таким коллектором можно обогреть не только воду в бассейне, но и душе.

Солнечный коллектор можно приобрести в специализированном магазине. Несмотря на то, что цена достаточно высокая, он оправдывает ее. Так как при установке такого коллектора на крыше или земле вашего участка вы:

• Нагреватель будет отапливать воду не только в бассейне, но и для душа, мытья посуды, полива в теплице.
• Пар от горячей воды пойдет на обогрев дома. Снизит затраты на электрический котел, и нагрузку на него.
• Работоспособность солнечной батареи 20 лет.
• Теплоноситель нагревает воду и подает в накопительный бак, которым может пользоваться вся семья.
• Красивый внешний вид.

СОВЕТ! Если вы все же решили приобрести коллектор, то не стоит экономить на нем. Дешевый прибор может иметь маленький срок гарантии и низкий период эксплуатации. К тому же КПД применения плоского прибора в холодном климате в разы ниже, чем вакуумного.

Используемые источники:

andi-grupp.ru, avtonomnoeteplo.ru, solar-energ.ru, arbolit.org, b-online.ru, slarkenergy.ru, domsdelat.ru, morevdome.com