Солнечный коллектор своими руками: делаем солнечный коллектор для нагрева воды и для отопления

Ответственная стадия сборки

Заключительным этапом вам надо собрать корпус, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, нужно сбить прочный ящик. В используемых деревянных брусках заранее прорежьте пазы, в них вы потом вставите экран из поликарбоната (глубина паза около 0,5 см). Выходные отверстия для трубок можно сделать уже после того, как установите все основные компоненты. Далее, в уже собранный деревянный ящик, чтобы создать воздушный карман, вы укладываете изоляцию из минваты. Поверх минваты крепите панель со змеевиком. Края ваты подворачиваете так, чтобы змеевик не дотрагивался до стенок ящика. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь между собой расстояние и не прикасаться друг к другу.

Завершающая стадия состоит в обработке корпуса специальным раствором с водоотталкивающей способностью и покрывается эмалью (за исключением лицевой части).

Солнечный коллектор из старых рам

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Для того чтобы его активировать, поставьте его на опорную конструкцию, развернув лицевой частью к солнцу таким образом, чтобы лучи падали на лицевую часть под максимально прямым углом. На крыше устанавливаете бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака проведите шланг, соединенный с верхней трубкой коллектора, к нижней части от нижней трубки. Подключив воду по такой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. Согласно законам физики, горячая вода будет подыматься кверху в направлении бака, а вытесняемая холодная будет попадать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забудьте, что к баку необходимо присоединить шланг и вентиль для забора воды из бака, а также его наполнения новой.

Чем солнечные батареи отличаются от коллекторов

Первое, что вам нужно знать — это отличия солнечной батареи и коллектора. В батарее тепловая энергия преобразуется в электрическую, аккумулируется и может быть направлена на работу электроприборов, нагрев теплоносителя и т.п. Чтобы собрать солнечную батарею, нужны фотоэлементы, последовательно соединенные в корпусе.

Коллектор предназначен для отопления дома непосредственно с помощью тепловой энергии. Солнце нагревает воду, поступающую в отопительную систему, эта же вода может быть использована для автономного горячего водоснабжения. Фотоэлементы для устройства коллектора не требуются, и материалы для установки вы вполне можете собрать в своем подручном хозяйстве.

Электронный блок-контроллер

В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.

Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.

Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

Из медных трубок

Коллектор с медным змеевиком, оббитый изнутри листами из этого же материала чрезвычайно эффективный. Пожалуй, самый эффективных из найденных нами в сети. Трубки и полосы спаиваются специальным паяльником-автогеном на швах, стыках, поэтому медный абсорбер — это был самый трудоемкий этап, занявший 2 дня.

Медь почернили, поместив ее в ванну с персульфатом калия:

Корпус утеплили, на заднюю стенку прикрепили фольгу для отражения тепла. Все зазоры тщательно уплотнили:

Конструкцию перенесли на место, для этого ее обернули обычной пищевой пленкой, и только после транспортировки и подключения установили стекло:

Результат: в жарком южном климате под прямыми лучами медь раскалилась, вода нагрелась до кипения, были даже заметные следы плавления полимерных элементов конструкции. Целесообразно в душ с солнечным абсорбером такого типа подмешивать холодную жидкость, для чего предусмотреть отдельную бочку с ней или подачу от крана.

Пример расчета необходимой мощности

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

• обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
• обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м2 земли называется инсоляцией.

Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.

С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.

Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора

Для изготовления каркаса солнечного коллектора для отопления своими руками применяется фанера, деревянный брус, плиты ОСП или другие подобные варианты. Как альтернативу можно использовать алюминиевый или стальной профиль со вставками из аналогичных материалов, что придаст конструкции прочность и надежность. Однако такой корпус будет иметь высокую стоимость.

Материалы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к конструкциям, которые располагаются на открытом воздухе. Поскольку в среднем период эксплуатации солнечного коллектора составляет 20-30 лет, необходимо, чтобы материалы характеризовались высокими эксплуатационными характеристиками, которые будут оставаться неизменными на протяжении всего периода службы установки.

Древесина для корпуса должна обрабатываться водно-полимерными составами и покрываться лакокрасочными эмульсиями. Стальной профиль необходимо надежно защитить от коррозии.

Для изготовления солнечного коллектора своими руками подойдут самые простые материалы

Для изготовления абсорбера гелиостата своими руками используют доступные подручные материалы. Змеевик может быть произведен из жесткой ПВХ трубы с фитингами, гибкой ПНД трубы, гнутой медной или металлической трубки. Для абсорбера подойдет теплообменник старого холодильника. Также элемент можно выполнить из алюминиевых банок или пластиковых бутылок. Главным критерием выбора является теплопроводность материала.

Для предотвращения потерь тепла корпус следует утеплить со всех сторон. Для этих целей преимущественно используется минеральная вата или пенопласт. Хорошо себя зарекомендовал фольгированный вариант утеплителя, который обеспечит не только теплоизоляцию, но и отражение лучей солнца от поверхности.

Теплообменник закрывается защитной поверхностью, в качестве которой может быть использовано закаленное стекло или монолитный поликарбонат. Материал должен иметь рифленую, а не гладкую поверхность.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Как сделать коллектор своими руками?

Сделать воздушный солнечный коллектор не так сложно, как это может показаться. Вариантов его сооружения много, а одним из самых простых вы сами пользовались на даче. Речь идет о накопительной бочке из металла, которая выставляется на крышу и подключается к системе подачи горячей воды. Следует рассмотреть самые различные методы устройства коллекторов, которые можно выполнить своими руками для загородного дома.

Схема вакуумного солнечного коллектора.

Ставить подобную емкость надо только на южной стороне, где количество тепла будет максимальным. Сама кровля на месте установки должна быть покрыта при помощи металлического блестящего листа, чтобы усилить отражение. КПД подобного простейшего устройства отличается вполне подходящими значениями.

Зимой такая установка не столь полезна, так как тепло быстро теряется, а сама емкость просто не успевает прогреться до необходимого уровня. Поэтому использовать подобный вариант рекомендуется только в качестве вспомогательного, обеспечивающего подачу горячей воды в летнее время.

Сборка коллектора для нагрева воды своими руками может осуществляться из простейших материалов. Одним из таких является решетка от старого, уже не нужного холодильника, которая накрывается куском светопрозрачного материала. Чаще всего это стекло, но можно использовать и поликарбонат, который стоит намного дешевле, но качество его выше, он не столь подвержен механическим повреждениям, не бьется.

Для сборки коллектора необходимо приготовить:

• стальные радиаторы (плоские) — две штуки;
• коробки из стали;
• кусок светопрозрачного материала;
• фитинги, металлопластиковые трубы;
• элементы крепежа на поверхности крыши (зависят от ее формы, обычно это металлические уголки, болты и шурупы для крепежа).

Радиаторы размещаются на крыше в стальных коробках, после чего конструкция просто прикрывается куском стекла. Ниже коллектора ставится накопительный бак для воды. Все трубки прокладываются с соблюдением уклона вниз, чтобы происходила естественная циркуляция. Объем бочки обычно достаточен на уровне до 160 литров. Все соединения производятся при помощи фитингов. Труба для горячей воды подводится сверху бака, внизу радиаторов делаются дренажные краны для слива воды в холодное время.

Коллектор с вентиляторами — практичное устройство

Схема системы солнечного обогрева с вентилятором.

Третий вариант, как сделать воздушный солнечный коллектор, несколько сложнее, но эффективность оборудования будет составлять около 50 процентов, то есть в качестве дополнительного устройства для нагрева воды это отличный вариант.

Для работы понадобятся такие материалы:

• рама из дерева с фанерным днищем;
• специальный материал, обладающий отличными теплоизоляционными свойствами. Можно взять любой утеплитель, но лучше всего с фольгированным слоем;
• металлическая сетка;
• два небольших вентилятора;
• дефлектор;
• поликарбонатный прозрачный лист.

При монтаже надо в днище высверлить два отверстия круглой формы для забора воздуха. Вверху делается два отверстия квадратной формы, по которым из коллектора будет отводиться горячий воздух. После этого на дно укладывается теплоизолятор, сетка из черного металла. В круглые отверстия надо встроить два вентилятора для забора воздуха, опорные планки для дефлектора крепятся к конструкции, после чего можно монтировать сам дефлектор. Это позволит правильно сформировать воздушный поток. Сверху крепится светопрозрачный поликарбонатный лист. Когда коллектор готов, его можно прикрепить к поверхности крыши.

Такой агрегат обычно используют для обогрева помещения, получения горячей воды.

Вакуумный коллектор

Схема плоского солнечного коллектора.

Своими руками можно сделать и вакуумный коллектор для нагрева воды, но работа эта сложная, она требует определенного опыта, так как необходимо не только сделать вакуумную трубку, но и правильно впаять абсорбер. Все это требует специального оборудования и умения. Кроме того, при установке вакуумного оборудования необходимо соблюдать такие условия:

• следует правильно выбрать место для установки, убрать все затеняющие факторы. Обязательно оборудование должно быть ориентировано в сторону юга;
• движение теплоносителя в таком коллекторе возможно только снизу вверх, при этом необходимо избегать перегрева, так как установка может выйти из строя;
• в каждом ряду должно быть не больше трех коллекторов.

Для монтажа своими руками требуются навыки профессионального слесаря. Поэтому подобный солнечный коллектор рекомендуется приобретать уже в готовом виде. А вот собрать его на месте и установить можно уже без особого труда по предлагающейся инструкции от производителя.

Схема трубчатого солнечного коллектора.

5 Вакуумный коллектор – реально ли изготовить самостоятельно?

Вакуумный коллектор – это достаточно сложное устройство. В нем процесс преобразования солнечного света в тепловую энергию происходит в специальных трубках из стекла, из которых полностью откачивается воздух. В каждом стеклянном абсорбере, кроме того, предусмотрен тепловой канал. Его функцию выполняет патрубок, сделанный из меди. Именно в нем и находится теплоноситель. Соединение трубок осуществляется при помощи специальных элементов.

Особая конструкция вакуумных гелиосистем обуславливает их высокую эффективность. В подобных коллекторах почти нет потерь тепла. Поэтому они могут применяться для автономного отопления жилых строений в зимнее время, когда интенсивность солнечного света минимальная. Самодельные вакуумные системы встречаются крайне редко. Чтобы изготовить их в домашних условиях, нужно обладать специальными знаниями и умениями. Если мы хотим обзавестись вакуумным коллектором, остается один выход – приобретение готового комплекта оборудования. Собрать и установить заводской набор можно и своими руками. Схема работ будет такой:

1. Устанавливаем на выбранном участке крыши раму вакуумного коллектора. Крепление выполняем строго по инструкции производителя системы, используя рекомендованные крепежные элементы. Например, на бетонных кровлях фиксация рамы осуществляется анкерами, на шиферных – толстыми шурупами. Заполняем герметиком места, где конструкция прикрепляется к крыше.
2. Поднимаем на кровлю накопительную емкость. Если она имеет большую массу, используем трос. Прикрепляем резервуар к раме.
3. Подключаем все имеющиеся в комплекте дополнительные элементы (автоматизированные воздуховоды, электронагреватели – ТЭНы, датчики температуры и так далее).
4. Подводим к системе водопроводные трубы. Желательно использовать полипропиленовые изделия. Они не боятся низких температур воздуха на улице и способны выдерживать нагрев изнутри до 95 °С.
5. Заполняем теплоносителем бак-накопитель.
6. Проверяем систему на отсутствие протечек.
7. Монтируем в раму вакуумные трубки. Эта часть операции затруднений не вызывает. Все трубки оснащены специальными резиновыми прокладками и фиксаторами.

Завершающие этапы работ – подключение к гелиоконструкции блока управления, подвод электричества и подсоединение контроллера. Последний позволяет настраивать работу коллектора из дома.

Как правильно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Для лучшего КПД плоскость солнечного коллектора должна быть направлена максимально перпендикулярно солнечным лучам. Поэтому он должен быть ориентирован строго на юг – так можно получить больше всего солнечного света в полдень. Солнце не стоит на месте, поэтому небольшие отклонения от направления не сильно повлияют на эффективность работы воздушного солнечного коллектора.

Угол наклона по вертикали зависит от того, в какое время года вы хотите его использовать. Отклонение от вертикали должно составлять половину от максимальной высоты солнца над горизонтом в это время. Высота солнца над горизонтом зависит от широты, рассчитать ее можно с помощью этого онлайн-калькулятора: //planetcalc.ru/320.

Этот солнечный коллектор сориентирован на юг и стоит под таким углом, чтобы обеспечить максимум тепла.

Если вы постоянно живете в доме, то надо чтобы коллектор работал зимой, а если он установлен на даче и вы редко туда приезжаете в морозы, то коллектор с максимальной эффективностью должен работать весной и летом.

Важно помнить, что воздушный солнечный коллектор не может стать единственным источником тепла. Он эффективен только в светлое время суток и в безоблачную погоду

В темное время он наоборот, отдает тепло, а не поглощает. Поэтому на ночь и в облачную погоду его стоит отключать – перекрывать циркуляцию воздуха.

Можно использовать воздушный солнечный коллектор для отопления дома, а можно – для охлаждения. Если летом в помещении жарко, достаточно на ночь открывать циркуляцию и коллектор будет остужать его. Воздух будет проходить в него сверху, отдавать тепло и через нижнее отверстие возвращаться в помещение. Если используется вентилятор, то его надо включать в обратном направлении.

Вообще, использование воздушных солнечных коллекторов для отопления дома – не так целесообразно с точки зрения эфективности. Их лучше рассматривать в качестве дополнительного источника тепла. Более целесообразно отапливать дом вакуумными солнечными коллекторами, но их стоимость существенно выше.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

• Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
• Теплообменный контур
• Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Плоский коллектор

Им можно назвать солнечную панель. Плоский солнечный коллектор своими руками создать выгодно и несложно. В центре данного устройства расположена панель поглотителя. Выполнена такая панель из металлов, которые хорошо проводят тепло, чаще всего это медь или алюминий.Чтобы коллектор хорошо выполнял свою функцию, а именно максимально поглощал солнечную энергию и с минимальными потерями преобразовывал ее в тепловую, на его поверхность должен быть нанесен специальный состав. Его поверхность защищает стекло с минимальным содержанием в своем составе железа. Такое стекло обладает хорошей пропускной способностью, минимальным отражением света и является хорошей защитой от воздействий внешней среды. По периметру поглотитель имеет корпус для защиты от механических воздействий, выполнен он обычно из стали или алюминия. Корпус и нижняя часть коллектора имеют теплоизоляцию. Плоский элемент способен передавать тепло тому теплоносителю, который в нем расположен. Это может быть простая вода или антифриз.

Расположить плоский коллектор можно в любом положении. Обычно его закрепляют на крыше, но и в другом месте он будет работать не хуже. Соорудить такой солнечный коллектор своими руками можно без больших вложений.

Если говорить о заводских элементах, то плоские могут быть стандартных размеров, площадью до 2,5 м2.Если требуется большая мощность, можно устанавливать несколько стандартных панелей вместе. Они будут составлять единую систему солнечного тепла.

У плоских коллекторов есть преимущество – они дешевле аналогов вакуумных. Но при низких температурах окружающей среды такие коллекторы теряют много энергии и уровень КПД снижается. Поэтому для применения в летний период достаточно будет плоского коллектора, а вот зимой он уступит вакуумному коллектору почти в два раза.

Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематично

• Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
• Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
• Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
• Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.

Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:

Виды

В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

По типу конструкции:

• Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом. 
• Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура. 

По типу теплоносителя:

• Воздушные;
• Водяные.

По способу использования теплоносителя:

• Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
• Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

По способу передачи тепла:

• Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
• Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

• две штанги с нарезанной резьбой;
• пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
• пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
• 2 заглушки.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Принцип действия

Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя: 
2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха: 
3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем: 

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

• воздушные;
• водяные плоские;
• водяные вакуумные.

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор состоит из нескольких основных частей:

Схема работы воздушного солнечного коллектора

• Вся конструкция коллектора помещена в прочный и герметичный корпус, который обязательно снабжен тепловым изолятором. Тепло, попавшее внутрь коллектора не должно «утекать» наружу.
• Главная деталь любого коллектора – это солнцеприемная панель, которую еще называют поглотителем или абсорбером. Задача этой панели принять солнечную энергию, а затем передать ее воздуху, поэтому она должна быть изготовлена из материала с наибольшей теплопроводностью. Такими свойствами из доступных в быту являются медь и алюминий, реже сталь. Для лучшей теплоотдачи нижнюю часть абсорбера делают как можно большей площади, поэтому могут применяться ребра, волнистая поверхность, перфорация и другие способы. Для лучшего поглощения солнечной энергии приемная часть абсорбера окрашивается в темный матовый цвет.
• Верхняя часть коллектора герметично закрывается прозрачной изоляцией в качестве которой может применяться закаленное стекло или оргстекло, или поликарбонатное стекло.

Солнечный коллектор ориентируют на юг и придают поверхности такой наклон, чтобы максимальное количество солнечной энергии попадало на поверхность. Как говорят специалисты – для максимальной инсоляции. Холодный наружный воздух естественно или принудительно попадает в приемную часть, проходит через ребра абсорбера и выходит с другой части, снабженную фланцем для стыковки с воздуховодом, ведущим внутрь отапливаемого помещения. Стоит отметить, что вариантов конструкций солнечных коллекторов существует масса и вышеописанная  показана только для примера.

Воздушное отопление при помощи солнечных коллекторов не может в нашей климатической зоне полностью заменить основное отопление, но оно будет очень хорошим подспорьем даже в морозные зимние солнечные дни.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора. Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Вывод

Для загородного дома, проблема с электричеством и отоплением зачастую стоит очень остро, тем более имеют приоритет решения, которые можно сделать своими руками. В нашей широте очень много солнечного света даже в зимний период. Поэтому использование солнечных батарей и коллектора, это самый лучший выход из положения. Купить солнечный коллектор затратно, но выгодно, безопасно и экологически чисто. Специализированные компании правильно установят его и дадут гарантию на использование. Объяснят как правильно обращаться с аппаратурой. Для большей эффективности и поглощения света, элементарным уходом является своевременное удаление пыли с поверхности стекла.