Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Направляющие для забора

Как из шлангов и труб смастерить солнечный нагреватель

Для солнечных теплообменников народные умельцы используют шланги для полива или гибкие трубы. Можно соорудить одну или несколько секций.

Мнение эксперта
Владислав Пономарев
Инженер-конструктор, изобретатель

Главное условие – плотно свернуть шланг спиралью в форму «улитки».

Если будут несколько секций, понадобится электронасос, но знатоки уверяют, что расходы на его приобретение окупятся довольно быстро.

Часть материалов для такого коллектора, возможно, уже есть в гараже. Основа – черный резиновый шланг диаметром 20-25 миллиметров. В зависимости от того, сколько «улиток» будет создано, столько и уйдет материала: 100 или 1000 метров. Подойдет и черная пластиковая труба.

Из шланга можно делать не только круглые улитки, но и придать овальную форму или уложить змеевидной. Заготовки обрабатывают антисептиком для дерева или антикоррозийным средством для металла. Для них создают короб из старой оконной рамы или другого подручного материала.

Крепление может быть и в виде связки из плотного шнура. Так же делают связку контура пластиковым хомутом.

Материалы и инструменты, технология сборки

Рассматриваем потребность в материалах и изделиях параллельно с описанием технологии изготовления солнечного коллектора. Такая работа может быть выполнена в следующем порядке.

Изготовление корпуса

Для этого понадобятся:

• влагозащищённый материал для задней стенки. Это может быть многослойная водостойкая фанера, пластик или другие подобные материалы;
• доска строганая хвойных пород 150х32 мм. Все детали из дерева нужно обработать антисептиками и противопожарными пропитками;
• утеплитель рулонный;
• степлер строительный для крепления утеплителя изнутри корпуса;
• фольга алюминиевая для создания отражающей поверхности по утеплителю;
• поликарбонат сотовый или монолитный по размеру корпуса толщиной 4 мм. Отверстия для его крепления должны располагаться не ближе 4 см от края листа, поэтому нужно учесть этот фактор при определении размера. Можно устанавливать с напуском. Желательно приобрести материал без защитного слоя от ультрафиолета, при этом нагрев будет происходить и в пасмурную погоду;
• уплотнитель из пористой резины (лента — самоклеящаяся) под поликарбонат.

Последовательность сборки:

1. Стенки из доски крепятся к задней стенке винтами самонарезающими длиной 50 мм при помощи шуруповёрта с шагом 25–30 см.
2. Устанавливается утеплитель, крепление производится строительным степлером скобами не короче 10 мм.
3. Поверх слоя утеплителя устанавливается отражающая поверхность из фольги.

4. На торец досок корпуса наклеивается уплотнитель.

Монтаж коллектора

Изготавливая этот ответственный узел своими руками, можно использовать стальные штампованные радиаторы от холодильника или отопления. Для этого необходимо:

1. Перед установкой радиатор нужно окрасить чёрной матовой краской, используя кисть малярную или валик.

2. Установить его в корпус через прокладки с зазором порядка 20 мм от задней стенки, закрепить самонарезающими винтами к задней стенке.

3. Подключить выходную трубу коллектора, используя изделие из металлопластика с внутренним диаметром порядка 20 мм.

4. Подключить обратку из того же материала.

По окончании сборки коллектора установить лицевую стенку из поликарбоната. При этом отверстия под винты должны быть на 1–1,5 мм больше диаметра винтов для компенсации теплового расширения.

Монтаж контура

Операция выполняется в соответствии с ранее разработанным проектом в следующем порядке:

1. Выполнить разводку к бойлеру косвенного нагрева, подключить к патрубку его внутреннего контура, представляющего собой теплообменник.

2. Провести разводку от бойлера к коллектору, предусмотрев установку циркулярного насоса и индукционного нагревателя.

3. Назначение подогрева двойное: главное — предотвращение замерзания коллектора при критически низких температурах наружного воздуха, дополнительное — повышение температуры в системе до нужного уровня при тех же условиях. Использование индукционного нагревателя обязывает к установке циркулярного насоса. При этом необходимо предусмотреть защиту от включения нагревателя без него.

4. Закольцевать контур подключением трубы разводки к обратке коллектора.

По ходу монтажа нужно определить высшую точку системы и установить на ней клапан стравливания воздушных пробок. В нижней точке нужно установить сливной кран для удаления теплоносителя в аварийных условиях.

Производя сборку системы, нужно применять материалы для уплотнения резьбовых соединений в виде льняной пакли или уплотнительного материала из фторопласта.

Сборка системы

Операция заключается в установке коллектора в корпусе на место постоянного расположения. Это должен быть южный склон кровли здания. Порядок выполнения работ:

1. Поднять коллектор на крышу и закрепить его с нужным углом.

2. Выполнить отверстия в кровельном пироге для проводки выходной трубы и обратки.
3. Соединить трубы в общий контур.
4. Заполнить систему теплоносителем, включить циркулярный насос (без индуктора) и проверить контур на протечки, при необходимости — устранить их.
5. Герметично заделать отверстия в кровле.
6. Изолировать трубную разводку собранного контура утепляющими материалами.

Устройство

Трубки водонагревателя

Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором, наиболее эффективный, хотя и самый дорогой, состоит из двух основных элементов:

• наружного блока — солнечных вакуумных коллекторов;
• внутреннего блока — резервуара-теплообменника.

Наружный блок состоит из вакуумных трубок, с нанесенным с внутренней стороны селективным покрытием в несколько слоев и отражающего слоя.
Данное покрытие имеет самое важное значение в работе солнечных коллекторов.
Эффективность селективного покрытия измеряется коэффициентом поглощения (α) солнечной энергии, относительной излучающей способностью (ε) длинноволновой тепловой радиации и отношением поглощательной способности к излучательной (α/ε).
Основные виды селективных покрытий, используемых для вакуумных коллекторов: Al-N-Al, Al-N/SS/CU

Солнечный вакуумный коллектор обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, ослабляя зависимость от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии коллекторов достигает 98 %, но из-за потерь, связанных с отражением света стеклянными трубками и их неполной светопроницаемостью, он ниже.

КПД солнечных коллекторов в первом приближении может быть рассчитан по следующей формуле:

η=η−k⋅ΔTE{\displaystyle \eta ={\eta }_{0}-{\frac {k\cdot \Delta T}{E}}},

где η{\displaystyle \eta } — расчётное значение КПД, η{\displaystyle {\eta }_{0}} — номинальный (оптический) КПД установки при нормальных условиях, k1{\displaystyle {k}_{1}} — коэффициент, зависящий от типа и теплоизоляции коллектора, ΔT{\displaystyle \Delta T} — разность температур теплоносителя и окружающего воздуха(гр. С), E — инсоляция (Вт/кв.м.).

Данные для некоторых типов коллекторов приведены ниже.

Тип коллектора	Номинальный КПД η{\displaystyle {\eta }_{0}}	Коэффициент k1{\displaystyle {k}_{1}}
Плоский солнечный коллектор	72-75	3-5
Вакуумный солнечный коллектор с тепловыми трубками	60-65	0,7-1,1
Пластиковый солнечный коллектор	50-60	до 80

Солнечные коллекторы преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Инфракрасное излучение, которое проходит сквозь облака, также поглощается и преобразуется в тепло.

Резервуар-теплообменник представляет собой систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный отопитель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая вода поступает из теплообменника внутреннего блока в радиаторы системы отопления, а вода из резервуара используется для горячего водоснабжения.

Подогреватель газовый или электрический должен ставиться не параллельно солнечному нагревателю (в этом случае он будет греть холодную воду), а обязательно последовательно, после солнечного нагревателя. Тогда его вклад в нагрев будет минимальным, поскольку он будет только догревать воду, уже нагретую солнцем.

Выбор материалов

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадкес таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня. Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°. Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола. Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Пассивная

• Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
• Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

• Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
• Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

• Место установки должно в любое время светового дня находиться под прямыми солнечными лучами, не попадать в тень.
• Поверхность гелиоколлектора должна находиться под прямым углом к солнцу. Летом угол наклона = широта местности 15. Зимой угол наклона = широта местности – 15. Зимой и весной, когда солнце низко ходит над горизонтом, допускается вертикальная установка.

Предлагаем ознакомиться Почему появляется неприятный запах канализации в ванной

Если же греть воду нужно непостоянно, солнечный водонагреватель легко демонтируется и убирается.

Когда все необходимые материалы под рукой, создание займет буквально пару часов. Удачи!

Уменьшение содержания влаги до 8% за 3 дня с сушилкой для пиломатериалов ФлексиХИТ

Ик маты для прогрева бетона и грунта, бетонных конструкций, каменной кладки

Итак, определившись с концепцией будущего солнечного нагревателя для воды, перейдем к подбору материалов для теплообменника. Тут есть из чего выбирать, нагревательный контур можно сделать из:

• медной трубки – идеальный вариант;
• черных полимерных труб;
• секций плоских стальных радиаторов;
• алюминиевых трубок.

Для изготовления корпуса теплоприемника можно взять деревянные доски и лист фанеры, а вместо лицевой панели из стекла применить такой простой материал, как поликарбонат. Он прозрачен и достаточно прочен, разбить его не сможет даже сильный град.

Так что водонагреватель из поликарбоната выйдет ничем не хуже стеклянного. Что касается накопительного бака, то его можно смастерить из листового металла либо приобрести готовую пластмассовую или стальную емкость. Соединительные трубы проще всего поставить полимерные, например, из металлопластика.

Солнечный коллектор Дача сезонный

«ОПТОН ИМПЭКС» предлагает широкий ассортимент инновационных товаров, произведённых под торговой маркой «АНДИ Групп» как в КНР на специально отобранных нами фабриках и под контролем наших технических специалистов, осуществляющих периодический инспекционный контроль, так и на заводах в Европейском Союзе, имеющих многолетние традиции качества.

Солнечные водонагреватели для дачи серии Дача Эконом модель XF—II, Дача-Люкс модель XFS—II. Система без давления сезонного использования.

Если на даче еще нет электричества и газа, и нагрев воды представляет определенную трудность, солнечный водонагреватель Дача легко решает эту проблему. Обеспечит Вас горячей водой для принятия душа, мойки посуды, подогрева летнего бассейна, полива растений и прочих бытовых и хозяйственных нужд. Сборка и монтаж этой системы не требуют специальных знаний и навыков и занимает обычно 2-3 часа времени.

Солнечный коллектор для дачи цена от 13 200 до 26 500 руб.

Солнечный коллектор для дачи купить > > >

Солнечные коллекторы серия Универсал модель CP—II Система под давлением круглогодичного использования.

Основное преимущество солнечного коллектора Универсал возможность использования круглый год в зонах с умеренным климатом и температурой до -35°C. Благодаря использованию в конструкции вакуумных трубок технологии Heat Pipe, водонагреватель Универсал обеспечивает отличные результаты даже в облачные дни. Вакуумные трубки коллектора способны поглощать энергию инфракрасных лучей, которые проходят через тучи. Благодаря изоляционным свойствам вакуума влияния ветра и низких температур на работу вакуумированных труб незначительно.

Солнечный коллектор Универсал цена от 40 500 до 65 000 руб.

Солнечный коллектор Универсал купить > > >

Солнечные водонагреватели серия Сплит система модель SH для горячего водоснабжения и отопления. Солнечная сплит-система для ГВС и отопления.

Вакуумные коллекторы с косвенной теплопередачей солнечной энергии воде. Также такие системы называют всесезонными или раздельными. Принцип действия таких коллекторов напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая может работать под давлением водопровода. Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить: Круглогодично— горячее водоснабжение; Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Солнечная сплит-система цена от 74 200 до 375 000 руб.

Солнечная сплит-система купить > > >

Вакуумный солнечный коллектор серия Панель модель SCH входит в состав сплит-систем серии SH.

Коллектор SCH осуществляет непосредственный нагрев теплоносителя контура теплообменника, передающего тепловую энергию теплоносителю основного объема сплит-системы. Вакуумный солнечный коллектор SCH предназначен для снижения затрат на энергоносители, путем интеграции в существующие (находящиеся в эксплуатации) системы ГВС и отопления с циркуляцией теплоносителя, работающие на традиционных энергоносителях, а также для масштабирования, наращивания мощности систем на солнечных коллекторах. Эффективно работает при температуре до -40 градусов.

Солнечный коллектор Панель цена от 19 300 до 44 000 руб.

Солнечный коллектор купить > > >

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя. Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Чаще всего углом наклона коллектора будет наклон ската крыши. Для того, чтобы эффективность работы водонагревателя приблизить к максимальной, лучше придерживаться рекомендаций и использовать специальный стеллаж, на который будет крепиться коллектор.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

• направление на юг;
• правильный угол наклона;
• беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Основные производители

Давайте рассмотрим некоторые крупные фирмы, занимающиеся выпуском водонагревателей от солнечной энергии. Итак, топ-производителей на мировом рынке:

• Итальянская фирма выпускает коллектора вакуумного типа KAIROS VT. Имеются модификации с 15 или 20 трубками;
• Немецкий производитель предлагает три модели SKR21, SKR12, SKR6;
• Ещё одна немецкая фирма, выпускающая модели с 6 или 12 трубками. Причём их можно объединять в блоки для увеличения мощности системы;
• Sunrain Solar Energy. Это китайский производитель, который занимается выпуском солнечных водонагревателей;
• И ещё одна немецкая фирма, которая предлагает два водонагревателя под марками Vitosol 200 и 300. Эти модели различаются конструкцией узла нагрева;
• Итальянский производитель, выпускающий модель Ecotube.

Водонагреватель KAIROS VT

Здесь стоит сказать, что продукция этих фирм относится к высшему классу и обеспечивается гарантией, но по деньгам её позволить сможет не каждый. Поэтому большую часть спроса на рынке закрывают малоизвестные производители.

Принцип работы солнечного коллектора

Главным элементом любого солнечного коллектора является адсорбер – панель, поглощающая тепловую энергию солнечных лучей и нагревающая теплоноситель. Нагретый теплоноситель по трубам проходит через теплообменник, расположенный в баке с водой, и нагревает ее. Нагревая воду в баке, теплоноситель охлаждается и опускается по законам конвекции к адсорберу. Это простейшая схема, подразумевающая, что адсорбер находится ниже бака с водой.

Схема одноконтурного солнечного водонагревателя

При этом в качестве теплоносителя может быть использована и сама вода. Эта схема работает без каких-либо дополнительных устройств, основываясь исключительно на принципе конвекции. Но поскольку коллектор, как правило, располагают на скосах крыш, и находится он выше бака с водой, то для того, чтобы система работала, нужно обеспечить принудительную циркуляцию теплоносителя. Для этого в контур теплоносителя дополнительно устанавливается насос.

Но насос – это активное звено, которое включается в пассивный водонагреватель. И, следовательно, его нужно подключить к электрической сети. Для того чтобы гарантированно быть обеспеченным горячей водой, на случай, если солнечный коллектор из-за длительной пасмурной погоды не может поддержать нужный температурный режим, в бак можно встроить электронагревательный элемент, который при необходимости подогреет воду до нужной температуры.

Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

• С естественной циркуляцией;
• С принудительной.

В первом случае вода циркулирует благодаря своим физическим свойствам. При нагреве она увеличивается в объёме, плотность у неё снижается. В результате жидкость по трубкам поднимается вверх, а на её место поступает холодная вода. Для прохождения естественной циркуляции резервуар должен находиться сверху коллектора, а это не всегда удобно.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

• Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
• Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

• Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
• Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
• Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.

Теплоноситель также может быть различным. Чаще всего используются вода, антифриз, масло. Можно ещё подразделить водонагреватели по общему принципу работы на пассивные и активные системы.

• Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
• Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Цены и от чего они зависят?

Что касается конкретных цифр, то водонагреватели, выпускаемые в России, обойдутся примерно в 700─800 долларов США. Речь идёт о модели вакуумного типа. Примерно такие же цены на аналогичную китайскую продукцию. Водонагреватели немецких производителей стоят примерно 800─900 евро. Это дороже, но у них в комплекте идёт необходимый крепёж, а для изготовления коллекторов используется медь и нержавейка. Так, что деньги будут потрачены не зря.

Водонагреватель Viessmann Vitosol 200

• Бренд;
• Материал корпуса и теплоприёмника;
• качество сборки;
• способ укладки изоляционного материала и стоимость самого материала;
• толщина стекла.

Естественно, что на цене отражаются конструктивные различия, о которых рассказывалось выше.

Используя солнечную энергию с помощью современных технологий, вы вполне сможете обеспечить горячей водой свой частный дом или садовый домик. Если хочется сэкономить, то сделать солнечный водонагреватель самостоятельно. Но фабричные системы, конечно, более надёжные и функциональные.

Устройство и принцип действия плоского гелиоколлектора

Самодельный солнечный водонагреватель состоит из плоской деревянной рамы (короба) с глухой задней стенкой. На дне размещается главный элемент устройства — абсорбер. Чаще всего он изготавливается из металлического листа, присоединённого к трубчатому коллектору. От контакта пластины абсорбера с трубами теплообменника зависит эффективность передачи энергии, поэтому эти детали приваривают или припаивают непрерывным швом.

Сам жидкостной контур представляет собой массив из вертикально установленных трубок. В верхней и нижней части они присоединяются к горизонтальным трубам увеличенного диаметра, которые предназначаются для подачи и отбора теплоносителя. Входное и выходное отверстие для жидкости располагают диагонально — за счёт этого обеспечивается полный отъём тепла от элементов теплообменника. В качестве теплоносителя используется антифриз для систем отопления или другие незамерзающие растворы.

Абсорбер покрывается светопоглощающей краской, сверху кладут стекло, а короб защищают слоем теплоизоляции. Для упрощения задачи площадь остекления делят на части, а чтобы увеличить производительность, применяют стеклопакеты. Закрытая конструкция создаёт в гелиоколлекторе эффект термоса и одновременно предотвращает потери тепла из-за ветра, дождя и других внешних факторов.

Солнечный водонагреватель работает так:

1. Нагретая в гелиоколлекторе незамерзающая жидкость поднимается по трубкам и через ветку отбора теплоносителя попадает в теплоаккумулирующую ёмкость.
2. Перемещаясь по теплообменнику, установленному внутри бака-аккумулятора, антифриз отдаёт тепло воде.
3. Охлаждённая рабочая жидкость поступает в нижнюю часть контура солнечного водонагревателя.
4. Нагретая в баке вода поднимается и отбирается для нужд горячего водоснабжения. Пополнение жидкости в теплоаккумулирующей ёмкости происходит за счёт водопровода, подключённого к нижней части. Если же гелиоколлектор работает как нагреватель системы отопления, то для кругообращения воды в замкнутом вторичном контуре применяют циркуляционный насос.

Постоянное движение теплоносителя и наличие теплового аккумулятора позволяет накопить энергию за то время, пока светит солнце, и постепенно расходовать её даже тогда, когда светило скрывается за горизонтом.

Схема подключения солнечного коллектора к накопительной ёмкости не так сложна

Распространение

Солнечные водонагреватели популярны на Мальте.

Современные израильские дома, оборудованные солнечными коллекторами.

Мировой лидер по производству и применению — Китай. В 2007 году в Китае солнечными водонагревателями пользовались около 40 миллионов семей общей численностью в 150 миллионов человек. К 2009 году суммарные площади установленных солнечных водонагревателей выросли до 140 млн м². Этого достаточно для снабжения горячей водой примерно 60 млн домохозяйств. К 2020 году 300 миллионов м² помещений в Китае будет оборудовано солнечными водонагревателями.

В 2010 году в Китае солнечные водонагреватели производили около 2800 компаний, из них 1200 компаний производили комплектующие. Общий объём рынка солнечных водонагревателей Китая составил в 2010 году 73,5 млрд юаней (примерно $11,5 млрд). Крупнейшие китайские производители: Sunrain Group, the Linuo Group, Himin Solar и Sangle Solar. Годовые продажи каждой компании из «Большой четвёрки» превышают 2 млрд юаней (примерно $313 млн).

Также очень широко применяется водонагреватели в Израиле, где примерно 85 % квартир оснащены данным оборудованием[источник не указан 1206 дней]. Это обусловлено законом, принятым в 1976 году[источник не указан 1206 дней] и обязывающим строить жильё со встроенными солнечными водонагревателями. Исключение составляют[источник не указан 1206 дней] высотные дома (более 9 этажей), где площадь крыши недостаточна для размещения солнечных коллекторов, достаточных для всех потребителей здания. Такое широкое применение солнечных водонагревателей экономит около 8 % всей электроэнергии, производимой в стране.

Cолнечные водонагреватели

На сегодняшний день, во всем мире эксплуатируется более 6 млн. солнечных водонагревателей. Они используются в индивидуальных жилых домах, системах центрального водоснабжения жилых и общественных зданий, включая гостиницы, больницы, спортивно-оздоровительные учреждения и т.п.

Солнечные водонагреватели производятся в таких странах как — Япония, Израиль, Кипр, США, Австралия, Индия, Франция, ЮАР и др.

По принципу работы их можно разделить на два типа: установки с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В последние годы производители стали делать больше пассивных водонагревателей, работающих без помощи насоса, а значит не потребляющих электроэнергию.

Они надежнее в эксплуатации, проще по конструкции, почти не требуют ухода а по эффективности не уступают солнечным водонагревателям с принудительной циркуляцией. Солнечный водонагреватель с естественной циркуляцией содержит коллектор солнечной энергии, бак аккумулятора в который подводится холодная вода, и из его верхней части отводится потребителям горячая.

Все эти перечисленные элементы образуют контур циркуляции теплоносителя. По подъемной трубке нагретая жидкость из коллектора солнечной энергии поступает в аккумулятор, а по отпускной трубе из бака в коллектор поступает более холодная вода для нагрева за счет поглощенной энергии солнца.

Поскольку средняя температура жидкости в подъемной трубе выше, чем в отпускной, плотность напротив, ниже во второй трубе. И вследствие этого возникает разность давлений, вызывающая движение теплоносителя в контуре циркуляции.

Принцип работы

Теплоноситель в солнечном водонагреватели нагревается в течении всего солнечного дня, благодаря специальным трубкам из стекла с особым покрытием. Затем собирается в хорошо утепленный бак, который изготавливается из пищевой нержавейки и не имеет швов, что защищает его от коррозии и окисления.

А как же он будет работать в дни когда солнце закрыто облаками или тучами. А в дни, когда у солнца низкая активность жидкость все равно нагревается, так как инфракрасные лучи проходящие сквозь облака тоже поглащаются и преобразовываются в тепло.

Он так же может быть снабжен электронагревательным элементом, позволяющим нагреть воду до нужной вам температуры. При этом нагревательный элемент не поддерживает температуру как в обычных электрических водонагревателях, а работает по таймеру установленному вами на определенной время, что тоже хорошо сказывается на экономии.

Управлять работой солнечного водонагревателя не сложно, находясь в помещении вы можете проверить температуру и количество воды при помощи контроллера (цифровой пульт). Устанавливать солнечный водонагреватель желательно на крыше дома, обязательно с южной стороны.

Подача воды в нагреватель осуществляется или с помощью насоса или подключением к центральному водопроводу. В баке врезается электромагнитный клапан который регулирует подачу.

Солнечные коллекторы – цена

К сожалению, солнечные панели – это все еще довольно дорогая инвестиция. Стоимость системы и ее установка зависит от сложности конструкции. Минимальная стоимость коллектора для теплого сезона с баком на 100 л может составлять около 35000 руб. Круглогодичный водонагреватель с баком на 200 л будет стоить около 80000 руб. Это цена только комплекта без стоимости установки.

Более продвинутые системы с селективными поглотителями и вакуумные коллекторы могут стоить дороже. Каждое расширение функциональности системы и возможностей интеграции с другими системами водоснабжения и отопления будет влиять на увеличение затрат. Верхний предел цен сложно определить.

Умелец превратил пианино в письменный стол: результат превзошел самые смелые ожидания