Как сделать солнечный водонагреватель своими руками?

Что из себя представляет солнечный водонагреватель?

Солнечный коллектор представляет из себя медную трубку, закрученную по спирали, заключенную в прямоугольный корпус с одной прозрачной стенкой. Водонагреватель имеет небольшой вес и размер, поэтому легко транспортируется, для чего с боку привинчена ручка для переноски.

Как работают солнечные водонагреватели, в чём выгода

Распространёнными способами использования энергии солнца в настоящее время являются два направления: выработка электроэнергии и прямой нагрев воды для хозяйственных и санитарных нужд. Накопленный опыт технических решений в этом направлении говорит об их достаточной эффективности, следствием чего становится значительная экономия затрат на отопление и горячее водоснабжение.

Солнечный коллектор
Разовые затраты на изготовление позволят в дальнейшем регулярно получать бесплатное тепло и использовать его по своему усмотрению.

Классификация солнечных водонагревателей

Устройства для утилизации солнечной энергии можно условно разделить на виды по разным признакам. Например, по применяемому способу циркуляции теплоносителя:

  1. Устройства, в которых используется естественная циркуляция. В этом случае нагретая вода, имеющая меньшую плотность, естественным образом поднимается по ёмкости и попадает в накопитель. Во избежание потерь тепла накопитель нужно изолировать с применением рулонных утеплителей. Характерными особенностями такого технического решения является вертикальное или наклонное расположение регистров нагрева и необходимость установки бака-накопителя выше уровня верхней части теплообменника.
  2. Агрегаты с принудительным обращением теплоносителя. Для этого применяются маломощные, но довольно эффективные циркуляционные насосы. При такой конструкции накопитель тёплой воды можно располагать в любом месте, включая подвал. При использовании бойлера косвенного нагрева в качестве теплоносителя можно использовать масло, чаще всего применяется трансформаторное.Схема солнечного водонагревателя с насосом

Можно разделить водонагреватели по конструкционным особенностям греющего коллектора:

  1. Вакуумные. Их устройство представляет собой колбу из кварцевого стекла, внутри которой располагаются элементы нагревательного устройства. Кварцевое стекло свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, что позволяет согревать воду до образования пара, а если применяется масло, то его температура может достигать 250–300 градусов. Воздух из колбы откачивается, что предотвращает рассеивание светового потока и повышает эффективность системы. Изготовить такой нагреватель в домашних условиях практически невозможно, а заводские изделия стоят довольно дорого. Но, учитывая высокую эффективность таких устройств, на такую трату можно согласиться, ведь они работают зимой, летом и в пасмурную погоду.Вакуумный гелиевый коллектор
  2. Панельные. В таких конструкциях в качестве теплообменника используются плоские панели, например, стальные штампованные радиаторы отопления. По сравнению с первыми, такие устройства гораздо менее эффективны, большое количество тепла теряется в процессе прохождения по сети водоснабжения и в самом коллекторе. Панели нужно упаковать в корпус из материала с низкой теплопроводностью, верхнюю стенку изготовить из стекла, поликарбоната или прозрачного пластика. Но ни один из этих материалов не пропускает ультрафиолетового излучения, что и является причиной их пониженной эффективности.Панельный солнечный коллектор
    Классификация по типу греющего контура:
  • разомкнутые — это самая простая система для организации в доме горячего водоснабжения. При этом нагретая вода не возвращается в нагреватели, а расходуется на покрытие бытовых потребностей;
  • одноконтурные системы — подогретая в коллекторе вода после прохождения системы отопления возвращается обратно. Схема оборота воды из солнечного коллектора встраивается в отопительную систему и работает с принудительной циркуляцией через узел подмеса;Схема одноконтурной системы
  • двухконтурные — нагретый теплоноситель подаётся в бойлер косвенного нагрева, где отдаёт тепло находящейся в нём воде. Охлаждённый возвращается в коллектор солнечного нагревателя. В первичном контуре при такой организации целесообразно использовать масло. Вода из вторичного контура может использоваться как в системе отопления, так и в схеме горячего водоснабжения дома. Бойлер рекомендуется утеплять дополнительно для снижения потерь энергии.Схема двухконтурной системы солнечного водонагревателя

Ориентируясь по принципу действия, можно разделить водонагреватели на активные и пассивные:

  • пассивные системы — приёмный бак всегда находится над коллектором, циркуляция воды происходит естественным образом. Устройство не требует дополнительного инструментального контроля. Недостатком такой системы является неравномерная работа и скачкообразные показатели по мощности. Применяется для временных установок типа летнего душа или сезонного использования в системе горячего водоснабжения дома или оросительных сетях для полива огорода;Пассивный солнечный водонагреватель
  • активные — такие системы, как правило, оснащаются циркулярными насосами, контроллерами температуры и давления. Солнечная энергия преобразуется в тепловую и распределяется. Можно применять такие устройства в течение круглого года при соответствующих настройках.Активный солнечный водонагреватель

Особняком стоят коллекторы воздушные, в которых преобразование энергии производится нагревом воздуха, естественным образом попадающего в атмосферу помещения. К недостаткам такого способа можно отнести ограниченность применения по времени года, поскольку летом такая функция не востребована.

Принцип работы воздушного солнечного коллектора

Какое предназначение у этого солнечного водонагревателя?

Солнечный водонагреватель лично я использую для быстрого нагрева воды в бассейне. Так как он может работать и зимой, то его можно использовать даже для отопления в дневное время.

Какой солнечный водонагреватель лучше изготовить своими руками

Выбор конструкции и вида солнечного водонагревателя зависит от назначения устройства. Простейшим по исполнению является летний душ.

Строительство летнего душа

Для устройства этого объекта нужно сделать кабинку. Можно использовать любой водостойкий листовой материал. Главное требование — удобство применения и прочность каркаса, поскольку ёмкость придётся размещать на крыше.

В качестве ёмкости можно использовать бак грузового автомобиля. Он идеально подходит по форме, окрашен в чёрный цвет и снабжён как заливным, так и сливным отверстиями. Параллельно с коллекторным баком устанавливается ёмкость для холодной воды, которую нужно защитить от воздействия солнечных лучей. Из дополнительного оборудования применяется только смеситель.

Бак для летнего душа
От летнего душа часто практикуется подача горячей воды в летнюю кухню. Это зависит от места её расположения, поэтому важна предварительная планировка подворья с учётом и этого обстоятельства.Схема летнего душа с солнечным водонагревателем

Горячее водоснабжение дома

Горячая вода в загородном доме нужна в холодное время года, поскольку летом в доме только отдыхают, остальные потребности удовлетворяются летней кухней, сезонным душем и бассейном, в которых можно просто устроить солнечные нагреватели.

Для межсезонья и холодного времени года использование солнечной энергии связано с дополнительными затратами на утепление коллекторов и трубопроводов к ним.

Монтаж водяного коллектора можно производить с использованием циркуляционного насоса, бойлера косвенного нагрева и приборов контроля за температурой и давлением в системе. В изолированном первичном контуре целесообразно использование в качестве теплоносителя минерального трансформаторного масла, имеющего большую теплоёмкость по сравнению с водой и пониженную температуру замерзания. Однако при любом теплоносителе в систему нужно встроить котёл дополнительного нагрева на случай сильных морозов. Для этой цели лучше применять индукционный нагреватель, который легко изготовить своими руками с использованием сварочного инвертора. Его включение в работу можно устроить в автоматическом режиме, если речь идёт о дачном доме без постоянного проживания. Индукционный котёл не является объектом поднадзорности технических служб.

Вода из бойлера косвенного нагрева может быть использована как в бытовых целях, так и на отопление.

Солнечный коллектор для горячего водоснабжения и отопления

Водонагреватель для бассейна

Водонагревательную гелиосистему можно использовать для обогрева воды в бассейне. Несмотря на то, что он зачастую находится под открытым небом, вода в нем прогревается до комфортной температуры только в особенно жаркие дни. В остальное время прогреть бассейн поможет солнечный коллектор, подключенный к системе водоснабжения бассейна. Также данный вариант подходит для обогрева закрытых плавательных сооружений.

Гелиоустановка может быть собранной на производстве либо вручную. К тому же ее можно использовать зимой в ясную погоду.

Схема сборки водонагревателя для бассейна такая же, как и приведенная выше. Отличие – более крупные размеры. Для установки устройства рекомендуется подготовить специальную площадку, выложенную тротуарной плиткой, либо забетонированную. Она придаст большую устойчивость большой конструкции.

Читайте также:  Реальные польза и вред инфракрасного излучения

Готовый водонагреватель устанавливается на площадку. Патрубок для холодной воды опускается на дно бассейна с одной стороны. Выход для прогретой воды размещается на противоположной стороне. Электронасос подключается к системе для принудительной циркуляции жидкости. Также можно установить обратный клапан, дополнительные краны, патрубок для стравливания пара.

Во время использования бассейна гелиоустановку следует отключать для обеспечения безопасности. Средняя температура воды составит 30⁰ С, температура на выходе из коллектора – 75⁰ С.

солнечный водонагреватель своими руками для грядок

Преимущества и недостатки

Преимущества водонагревательной гелиосистемы своими руками:

  • Невысокая стоимость.
  • Возможность собрать конструкцию самостоятельно.
  • Использование бесплатной солнечной энергии.
  • Экономия электроэнергии в теплое время года до 60%.
  • Подогрев воды, отопление дома на местности, где не подведены коммуникации.
  • При правильной организации возможно круглогодичное использование.

Недостатки:

  • Зависимость от погодных условий.
  • Невозможность функционировать в межсезонье.
  • При установке в местности со сменным климатом рекомендуется дополнительный источник подогрева.
  • Невысокая производительная мощность.
  • Оборудование места для установки.
  • Для принудительной циркуляции жидкости в системе необходим электронасос, что приводит к дополнительным затратам.

Как источник альтернативной энергии водонагревательная гелиосистема значительно экономит расходы на электроэнергию, газоснабжение, покупку жидкого, твердого топлива и т.д. Подобную установку можно сделать самостоятельно при необходимом наборе материалов, инструментов. Это значительно сократит потребление других энергоресурсов, за которые приходится платить.

Гелиоустановка также эффективна в холодное время года, если соблюдать правила монтажа. В ясную погоду она будет так же накапливать солнечное тепло, прогревая воду. Главное, качественно утеплить трубопровод, накопительную емкость.

 

Сколько воды может нагреть солнечный коллектор

Все зависит от нескольких факторов: способа нагрева и аккумуляции тепла, времени года, погоды. Отдельно учитывается то, какая система рециркуляции используется. Средним значением для гелиосистемы на 1 м² принято считать следующие возможности нагрева в час:

  • 100 литров на 7 °C;
  • 50 литров на 14 °C;
  • 25 литров на 28 °C;
  • 15 литров на 46 °C;
  • 10 литров на 70 °C.

В пасмурную погоду солнечный коллектор может снизить скорость нагрева ГВС, в ясную солнечную наоборот, увеличить, поэтому в списке приводятся средние значения.

В теплую летнюю погоду, при отсутствии облачности водонагреватель всего за час подогревает около ведра воды, что достаточно для экономного душа. В течение светового дня собирается около 200 л. горячей воды с температурой около 40°, при условии, что используется коллектор, имеющий более 1,5 м² абсорбирующей площади.

Зимой потребитель столкнется с тем, что получаемого тепла будет недостаточно, чтобы произвести необходимое количество горячей воды. Проблема решается установкой накопительной емкости.

Принцип работы коллектора при низких температурах окружающей среды несколько изменяется. Если летом можно было подключить бойлер и периодически, раз в час «сбрасывать» в него горячую воду, то зимой водонагреватель будет нормально функционировать только в системе косвенного нагрева. Суть такого подключения в следующем:

  • зимой, вода в солнечных коллекторах нагревается до температуры 30°С, чего будет недостаточно для мытья;
  • в систему ГВС подключают буферную емкость с двумя теплообменниками, для котла и гелиоколлектора;
  • водонагреватели от солнечной энергии подогревают воду до температуры 25-30°С;
  • основной нагрев осуществляет газовый, электрический или твердотопливный котел, доводя температуру до 60-70°;
  • при открытии крана ГВС пользователю подается горячая вода.

схема горячего водоснабжения с гелиоколлектором и буферной емкостью

Солнечный водонагреватель работает зимой на компенсацию энергоресурсов, необходимых для работы системы ГВС. Автономное горячее водоснабжение при помощи одних только гелиоколлекторов невозможно. Требуется, чтобы в системе ГВС присутствовал водонагреватель, способный удовлетворить потребности водоснабжения на 100%.

Как сделать плоский солнечный коллектор своими руками

Для этого нужен чертёж. Также понадобится рассчитать площадь водонагревателя в соответствии с нуждами семьи. Этот параметр определяется по формуле: A=K*F*SF/(G*η)AW=1/(G*η)A=K*F*SF*AW, где:

  • А — площадь коллекторов, м2;
  • AW — приведённая площадь, которая способна генерировать 1кВт*час за день, м2*день/(кВт*час);
  • Η – КПД одного коллектора, %;
  • G — полное излучение солнца за день, характерное для данной местности, кВт*час/(м2*день);
  • К — коэффициент, учитывающий величину угла наклона коллекторов и их ориентацию относительно сторон света;
  • F — энергия, необходимая для нагрева воды на сутки, кВт*час/день;
  • SF — доля энергии солнца в покрытии потребности в тепле, %.

Чертёж плоского солнечного коллектора

Инструменты и материалы для работы

Для изготовления плоского гелиоколлектора размером 2,28х1,9х0,1 м с металлопластиковыми трубами и деревянным каркасом понадобится:

  • ножовка или лобзик для резки дерева и фанеры;
  • ножницы для металлопластиковых труб;
  • шуруповёрт;
  • кисти и краскопульт или баллончик аэрозольной краски для чернения смонтированных труб.

Последовательность действий:

  1. Соберите короб для основания коллектора из двух листов фанеры размером 1,52х1,52 м толщиной 1 см. Один из них раскроите для создания бортиков на детали: размером 0,76х0,38 м — 4 шт., размером 1,52х0,76 м — 1 шт. Схема раскроя фанеры
  2. Покрасьте внутреннюю поверхность полученного короба чёрной матовой краской, а внешнюю — белой или покройте защитным лаком.
  3. Создайте раму для крепления короба из бруса сечением 5х5 см, согласно приложенной схеме. Всего понадобится 60 м бруса. Перед сборкой важно обработать детали антисептиком для дерева, чтобы защитить материал от осадков и температурных перепадов. Крепите детали между собой саморезами по дереву с применением металлических уголков 5х5 см. Схема подставки для короба
  4. Закрепите короб на подготовленной подставке и дальнейшую сборку проводите на этом наклонном стенде.
  5. Сделайте разметку, где будут проходить трубы, и в нужных местах крепления для них. Их тоже окрасьте в чёрный, чтобы не увеличивать теплопотери. Крепления для труб коллектора
  6. Нарежьте металлопластиковые трубы толщиной 0,5 дюйма на фрагменты необходимой длины. Чтобы не сделать ошибку, используйте первый фрагмент в качестве эталонного образца. Должно получиться 45 штук по 2,14 м.
  7. Соберите змейку из труб на стенде, используя на поворотах фитинги для металлопластиковых труб. Всего необходимо по 44 угловых колена типа «мама-мама» и «мама-папа» и 88 переходников с металлопластиковой трубы на штуцер. Для герметизации соединений используйте уплотнительную нить. В начале и конце змейки закрепите переходники для подключения шлангов подачи и отвода воды.
  8. Окрасьте конструкцию в чёрный цвет из краскопульта или баллончика.Собирают коллектор на наклонном стенде
  9. Подключите змеевик к насосу и удостоверьтесь, что при перекачивании воды не возникает течь. Если какое-то соединение недостаточно герметично, слейте воду и пересоберите его, а потом снова проведите проверку.
  10. Закройте верх короба прозрачным стеклом или монолитным поликарбонатом. Если нет возможности использовать цельный лист, сделайте алюминиевую рамку в размер имеющихся фрагментов (лучше не больше четырёх) и надёжно закрепите панели. Каждый стык тщательно обработайте прозрачным силиконом, чтобы водонагреватель был герметичным.Стекло коллектора

По описанной схеме собирают коллектор мощностью 1,6–2 кВт.

Для удешевления устройства используют гибкую трубу из сшитого полиэтилена. Она изначально чёрная и монтируется змейкой с помощью всего двух фитингов. Но в этом случае вода будет соприкасаться не с гигиеничным металлом (как в описанном случае), а с пластиком. Это нежелательно, если вода предназначена и для приготовления еды.

Монтаж гелиоколлектора

Устройство устанавливается на крыше. Этот вариант подходит и для загородных домов, и для многоэтажек. Лучше, если крыша скатная и угол наклона приближен к широте этого региона. В таком случае понадобится прикрепить на её южной стороне кронштейны к доскам сквозь кровельный материал. Коллектор будет размещаться на 15–20 см выше уровня крыши параллельно скату. Это наиболее гармоничное решение, особенно если в доме используется несколько водонагревателей. Иногда коллектор утапливают в крышу, чтобы защитный экран оказался на одном уровне с декоративным покрытием кровли. Но такой способ гораздо затратнее и может ослабить конструкцию крыши.

Читайте также:  Что такое микатермический обогреватель?

Устанавливают коллектор на скатную крышу

На плоских крышах коллекторы монтируют на специальные конструкции, удерживающие их под заданным углом. Подставки можно приобрести готовыми или сварить самостоятельно из уголков. К основе металлоконструкция крепится большими анкерными болтами.

Коллекторы на плоской крыше

На дачах солнечные коллекторы устанавливают рядом с домом или бассейном на открытом солнечном участке. В таком случае выбирают место на уже созданной площадке или оборудуют надёжное основание отдельно. Для этого понадобится прямоугольная площадка с утрамбованной насыпной подушкой, гидроизоляцией и покрытием из тротуарной плитки, керамогранита, другого прочного твёрдого и погодоустойчивого материала. Впоследствии на ней монтируется металлическая или деревянная подставка-мольберт, на которую и крепится гелиоколлектор.

Коллектор на земле

Обслуживание солнечного коллектора

Как и любое другое оборудование, устройство требует обслуживания. Самые распространённые работы:

  1. Мытьё стекла. Защитная панель коллектора со временем мутнеет от пыли и налёта. Чтобы это не влияло на эффективность системы, стоит раз в месяц (в рабочий период) очищать его обычным средством для мытья стёкол либо просто мыльной водой (если прозрачная панель сделана не из стекла). Поскольку корпус герметизирован, никаких подготовительных работ по отключению системы проводить не потребуется.
  2. Слив воды из плоских коллекторов, если они не используются зимой. Замерзание воды в пасмурную зимнюю погоду может привести к разрыву трубок и соединительных элементов. Поэтому с наступлением холодов необходимо отключить подачу воды и полностью слить жидкость из трубок. Тогда к следующему дачному сезону коллектор снова будет готов к работе. Остальные части солнечного водонагревателя устойчивы к непогоде, поэтому снимать их с крыши дачного домика необязательно.
  3. Замена теплоносителя, если он испортился из-за нарушения правил эксплуатации. Использующийся в вакуумных солнечных коллекторах антифриз очень чувствителен к перегреву. Если водонагреватель не смог передать тепло воде (в доме не использовали горячую воду, была отключена система отопления), в жидкости образуются хлопья и забивают тонкие медные трубки и фильтр. В результате коллектор не способен нормально выполнять свои функции. В таком случае следует полностью слить антифриз из каждой колбы, промыть трубку и заполнить систему новым специализированным антифризом (для коллекторов, а не автомобилей). Фильтр также следует очистить, а картридж — заменить. После запуска системы случайно оставшиеся хлопья могут снова появиться в фильтре, поэтому первые сутки работы коллектора необходимо его контролировать и по необходимости очищать картридж.
  4. Замена разбитого стекла. Защитная панель иногда разбивается из-за града, действий вандалов, по другим причинам. В плоском коллекторе стекло заменить несложно: достаточно снять старое и закрепить новое на силиконовый герметик. Работа займёт не больше получаса, отключать систему не понадобится. В вакуумном коллекторе потребуется замена всей колбы. Её придётся заказать у того же производителя. Меняют колбу вакуумного коллектора

Если коллектор был куплен, при первой же поломке стоит вызвать мастера, а в гарантийный период — обратиться к представителю производителя. Самодельный солнечный водонагреватель придётся ремонтировать своими силами, но найти поломку и устранить её в изделии собственного изготовления гораздо проще, чем в заводском. Опыт мастеров по ремонту коллекторов подсказывает, что сначала нужно проверить состояние клапанов, датчиков, накопительного бака и насоса, т. к. они менее надёжны, чем сама гелиоустановка.

Статистика поломок коллекторов

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

солнечный коллектор Из металлических труб

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

коллектор из пластиковых труб

Из плоского радиатора системы отопления

Изготовление гелиоколлектора из стального радиатора не потребует даже монтажа абсорбирующей пластины. Достаточно покрыть устройство чёрной жаростойкой краской и смонтировать его в герметичный кожух. Производительности одной установки с лихвой хватит для системы горячего водоснабжения. Если же сделать несколько водонагревателей, то можно сэкономить на отоплении дома в холодную солнечную погоду. К слову, собранная из радиаторов гелиоустановка обогреет подсобные помещения, гараж или теплицу.

Коллектор из радиатора

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

коллектор из шланга

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

солнечный коллектор Из банок

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

коллектор из холодильника

Методика расчёта гелиоколлектора

Расчёт производительности солнечного гелиоколлектора ведут исходя из того, что на 1 кв.м установки в ясный день приходится от 800 до 1 тыс. Вт тепловой энергии. Потери этого тепла на обратной стороне и стенках сооружения рассчитываются по коэффициенту теплоизоляции используемого утеплителя. Если применять пенополистирол, то для него коэффициент теплопотерь равняется 0,05 Вт/м × °C. При толщине материала в 10 см и разности температур внутри и снаружи конструкции 50 °C потери тепловой энергии составляют 0,05/0,1 × 50 = 25 Вт. С учётом боковых стенок и труб эту величину удваивают. Таким образом, суммарное количество уходящей энергии составит 50 Вт с 1 кв.м поверхности солнечного нагревателя.

Читайте также:  Что такое пиролиз?

Для нагрева 1 л воды на один градус потребуется 1,16 Вт тепловой энергии, поэтому для нашей модели гелиоколлектора площадью 1 кв.м и температурного перепада 50 °C удастся получить условный коэффициент производительности 800/1,16 = 689,65/кг × °C. Эта величина показывает, что установка площадью 1 кв.м в течение часа подогреет 20 литров воды на 35 °C.

Расчёт необходимой производительности солнечного водонагревателя ведут по формуле W = Q × V × δT, где Q — теплоёмкость воды (1,16 Вт/кг × °C); V — объём, л; δT — разность температур на входе и выходе из установки.

Статистика говорит, что для одного взрослого человека требуется 50 л горячей воды в сутки. В среднем, для горячего водоснабжения достаточно поднять температуру воды на 40 °C, что при расчёте по этой формуле требует затрат энергии W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 кВт. Чтобы узнать площадь гелиоколлектора, это значение нужно разделить на количество солнечной энергии, приходящееся на 1 кв.м поверхности на данной географической широте.

Инфографика для расчёта параметров гелиоколлектора

Установка Станилова – как изготовить самостоятельно?

В Европе востребованными являются установки для отопления дома, производимые по чертежам Станислава Станилова – известного изобретателя и инженера из Болгарии. Собрать такой солнечный коллектор своими руками можете и вы, руководствуясь далее приведенной схемой выполнения работ:

  1. Берем деревянные доски сечением 12х2,5 (3) см, сколачиваем из них короб, усиливая дополнительно его днище брусками 5х3 см.
  2. Укладываем на дно получившегося ящика теплоизолирующий материал – минвату, пенополистирольные либо пенопластовые плиты, а сверху – лист жести или обыкновенного железа.
  3. Из стальных труб нужно будет сделать радиатор трубчатого типа (сварить между собой несколько трубных изделий) и установить его в короб.
  4. Тщательно фиксируем радиатор стальными трубными хомутами, замазываем щели и зазоры в ящике, герметизируем его.
  5. Внешние элементы конструкции окрашиваем в белый либо серебристый цвет (тем самым значительно уменьшаем тепловые потери), радиатор и дно короба – в черный цвет.

После этого нужно будет сделать тепловой накопитель и специальную аванкамеру. Функцию первого может выполнять любая герметичная емкость объемом 150–400 литров. Допускается брать несколько баков и соединять их между собой. Аванкамеру несложно сделать из сосуда (обязательно герметичного) объемом 40 и более литров. В нее следует поместить обычный шар-кран, используемый в сливном бачке унитаза. Он необходим для формирования небольшого, но постоянного давления в камере.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками?

Накопитель самодельного устройства для отопления дома теплоизолируют и ставят в заранее подготовленный короб из фанеры. Расстояние между его стенками и накопительным баком заполняют пенопластом, минеральной ватой. Некоторые умельцы используют для изоляции и обычные древесные опилки, чтобы снизить стоимость конструкции. Теперь можно приступать к сборке и установке коллектора. Сначала монтируете аванкамеру и накопитель в одну конструкцию. В накопителе уровень воды должен быть по отношению к уровню в аванкамере ниже на 0,8–0,9 метров.

Затем подсоединяете к составляющим коллектора трубы: подпитки накопителя, подачи воды (горячей) к смесителям, подачи воды (холодной) к аванкамере и к смесителям, ввода холодной воды и две дренажные – для аванкамеры и для накопителя. На участки с малым напором воды рекомендуется ставить трубные изделия сечением 1 дюйм, с высоким напором – 1/2 дюйма. Для подсоединения труб используются сгоны, тройники, переходники, фитинги. Здесь нужно смотреть по ситуации, какие элементы приобретать, монтируя коллектор для отопления частного дома.

Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена

Экономическое обоснование приобретения гелиосистемы зависит от нескольких критериев:

  • полной стоимости, включая установку;
  • теплоотдачи;
  • периода окупаемости;
  • срока службы.

Не все гелиосистемы одинаково эффективно работают. При использовании коллекторов, сделанных из дешевых и некачественных материалов можно столкнуться с проблемами во время эксплуатации: недостаточной производительностью и быстрым выходом оборудования из строя. Чтобы не испытать разочарования, следует покупать только проверенное временем оборудование.

Ниже приводятся несколько моделей популярных солнечных водонагревателей, которые, судя по отзывам потребителей, сделаны качественно и считаются лучшим выбором в соотношении стоимость/теплоотдача:

  • Atmosfera — на базе украинской компании производителя, изготавливаются вакуумные и панельные коллекторы для всесезонного нагрева ГВС и поддержки систем отопления. Водонагреватели Атмосфера подходят для систем с принудительной циркуляцией, имеют улучшенную теплоизоляцию. В корпусе предусмотрено место для установки регулирующих датчиков.
  • Особенность гелиоколлекторов Atmosfera в высокой производительности в пасмурную погоду и зимнее время года. Приобрести водонагреватель можно начиная от 20 тыс. руб.
  • Sidite — китайская компания, наладившая выпуск гелиосистем и всего, что необходимо для их обслуживания и подключения. Выпускаются трубчатые и панельные солнечные водонагреватели.
    В ассортименте продукции присутствует огромное количество готовых решений для оснащения: коммерческих зданий, бассейнов, хостелов, многоквартирных домов, больниц и др. Водонагреватели Sidite только приобретают популярность среди отечественного потребителя.
  • Vaillant auroSTEP plus — гелиоколлекторы с безупречным немецким качеством сборки и такой же традиционной ценой. За систему, достаточную чтобы обеспечить горячей водой семью на 2-3 человека, придется заплатить не меньше 200 тыс. руб. За эти деньги покупателю предоставляется полностью готовая система ГВС Vaillant auroSTEP plus, включая бойлер косвенного нагрева и контроллер.
  • SunRain — еще одна модель от китайского производителя. Согласно заявленным техническим характеристикам гелиоколлекторы смогут работать при снижении температуры до –50°С. Допускается горизонтальная и наклонная установка.
    Водонагреватели способны работать в течение всего года. Подключаются к выносному баку. Стоимость трубчатых гелиоколлекторов SunRain от 40 тыс. руб.
  • Viessmann Vitosol — линейка немецкого производителя, основная деятельность которого связана с производством водогрейного оборудования. Главные отличия от аналогичной продукции других изготовителей: безупречное качество сборки, полное соответствие заявленным характеристикам.
    В Viessmann Vitosol присутствует антивандальная и противоградовая системы. Поверхность стекла самоочищающаяся. Стоимость от 200 тыс. руб.
  • ЯSolar — российская компания, выпускающая системы горячего водоснабжения «под ключ». В комплектацию входит: накопительный бак, контроллер, датчики нагрева, насосная станция, воздухоотводчик.
    Выпускаемые солнечные коллекторы ЯSolar предназначены для подключения в системы с принудительной циркуляцией. Полная стоимость комплекта от 430 тыс. руб.

Заявленный срок службы каждой из представленных моделей 35-50 лет. На первые 15 лет эксплуатации дается гарантия производителя. При всесезонной эксплуатации, в условиях коммерческого применения гелиосистема окупится за несколько лет. Если планируется использовать коллектор только летом, окупаемость наступит через 7-8 лет. Расчет экономической эффективности можно выполнить по следующему графику, показывающему зависимость теплоотдачи от времени года:

тепловой баланс гелиосистемы по месяцам

Расчет солнечного коллектора для нагрева воды осуществляется по коэффициенту потребления ГВС, используемому в СНиП. Для обеспечения потребности одного человека в горячей воде требуется от 2-4 кВт/час. В технической документации на приобретаемую гелиосистему указывается предполагаемая мощность конвектора, по которой можно узнать подходит ли понравившееся оборудование под конкретные условия эксплуатации.

Перед покупкой желательно изучить отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды. Из комментариев можно узнать о некоторых недостатках гелиосистем и их преимуществах, подобрать подходящую модель гелиоколлектора.

Источники:

  • https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/3827-solnechnyy-vodonagrevatel.html
  • https://ultra-term.ru/otoplenie/pribory/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
  • https://foundmaster.ru/heating/kak-sdelat-solnechnyj-vodonagrevatel-dlya-doma-svoimi-rukami.html
  • https://AvtonomnoeTeplo.ru/altenergiya/764-solnechnye-kollektory-dlya-nagreva-vody.html
  • https://legkovmeste.ru/stroitelstvo-i-remont/otoplenie/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
  • https://protechniky.ru/klimaticheskaya-tehnika/solnechnyj-kollektor-dlya-nagreva-vody-svoimi-rukami-delaem-vodonagrevatel-iz-podruchnyh-materialov
  • https://aqua-rmnt.com/otoplenie/boilery/solnechnyiy-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
  • https://svoimi-rukami2.ru/solnecnyj-kollektor-svoimi-rukami/
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Котлы и отопление