Создание солнечного коллектора из подручных материалов

Думающие собственники индивидуальных владений находятся в постоянном поиске экономии связанной с нагревом воды и осуществлением отопления, что весьма актуально в наши дни, когда рост цен на коммунальные услуги поднимается по несколько раз за год. Отличным помощником здесь станет природа и солнечное излучение. Используя законы такой науки, как физика, умельцы сооружают солнечные коллекторы для экономного отопления своего дома, причем своими руками, так как это вполне возможно сделать любому владельцу, приложив не так уж много сил и умений.

Такую конструкцию можно изготовить из разнообразных материалов, которые иногда просто находятся под ногами, причем способов монтажа также достаточно много. Среди подобных материалов можно выделить пластиковые бутылки, шланги, панели поликарбоната, стекла и многое другое. Некоторые варианты создания солнечного коллектора разберем ниже, но прежде следует обратить внимание на схемы подключения, которые являются практически одинаковыми для всех солнечных установок для подогрева жидкости.

Схемы подключения солнечного водяного коллектора

Качественная работа устройства, позволяющего нагревать воду от энергии солнца, зависит напрямую от того насколько грамотно проведена установка системы и ее подключение. Таких вариантов подключения много, мы рассмотрим лишь основные, которые наиболее понятны и вполне доступны.

Летняя схема подключения ГВС от солнечной установки

Такое подключение подойдет не только для принятия душа, но и для бытовых потребностей. При необходимости получения горячей воды в летних постройках, бак размещается на улице, если же ГВС необходимо развести по дому, то установка аккумулирующего бака осуществляется также в доме.

Данной схемой предусмотрена естественная циркуляция жидкости и для ее работоспособности радиатор-коллектор располагается на 800-1000 мм ниже уровня того резервуара, куда планируется поступление горячей воды – такое функционирование системы будет обеспечиваться за счет разности в плотности холодной и горячей воды.  Соединяя коллектор с баком необходимо применять трубы по диаметру, не менее ¾ дюйма.

Чтобы сохранить воду в емкости горячей, то есть, в том состоянии, до которого она дошла от солнечной энергии, стенки бака следует утеплить полиэтиленом или минеральной ватой, если не предусмотрена крыша. Если есть такая возможность, то для емкости лучше устроить стационарное укрытие, ведь если утеплитель намокнет, то он значительно потеряет свойства термоизоляции.

Для использования в системе обогрева с солнечным коллектором не приветствуется естественная циркуляция, за счет того, что будет недостаточная инертность движения жидкости в контуре. При нахождении бака от батареи на приличном расстоянии получится так, что вода, двигаясь по данному пути, почти полностью остынет, для более эффективного использования следует применять насос циркуляции. Данный вариант для подогрева воды получиться использовать лишь в теплое время года, зимой необходимо убрать жидкость из системы, так как при замерзании вода порвет трубы.

Зимний вариант подключения солнечного нагрева воды

При планировании применения солнечного коллектора круглый год, для того, чтобы в мороз вода в трубопроводе не перемерзала, вместо нее в контуре используется антифриз – незамерзающая жидкость.

Данная схема имеет принципиально другой вид – здесь происходит установка бойлера с косвенным нагревом, за счет этого, нагретый при помощи коллектора антифриз поступит сначала в змеевик-теплообменник бойлера, нагревая воду, размещенную в баке.

Для данной системы является обязательным наличие расширительного бака и так называемой группы безопасности, в которую входят манометр, воздухоотводчик-автомат и предохранительный клапан. Для осуществления постоянного движения жидкости применятся насос циркуляции.

Отопление на основе солнечного коллектора

Для отопления при помощи солнечного коллектора используется бойлер с косвенным обогревом, если требуется дополнительный обогрев теплоносителя, применяется газовый котел или твердого топлива. Во временные периоды, при способности солнца довести теплоноситель до требуемой температуры, производится отключение котла.

При проживании в регионе с очень холодной зимой, не следует от солнечного коллектора ждать чуда, именно такие периоды известны небольшим периодом солнечных дней, при этом солнце расположено ближе к горизонту и здесь уже без дополнительного нагрева теплоносителя просто не обойтись.

Однако, помощь от солнечного коллектора все же будет, ведь до котла вода будет доходить не ледяной, а немного подогретой, что поможет затратить меньше топливных резервов для доведения жидкости до требуемой температуры.

Важно понимать то, что чем солнечный коллектор будет больше по площади, тем больший объем энергии от него можно будет получить. Таким образом, чтобы от такой системы в отоплении был максимальный толк, размер площади, занимаемой под солнечный коллектор следует довести практически до 45% от площади здания.

Схема ГВС и отопления от солнечной установки

Для функционирования от солнечного коллектора и ГВС и отопления следует провести объединение двух выше описанных варианта, а также задействовать для воды бойлер, имеющий дополнительную емкость, у которой есть змеевик, по которому осуществляется циркуляция нагретого теплоносителя. За счет того, что внутренний бак в разы меньше главной емкости, нагрев от змеевика в нем происходит достаточно быстро, уже от него происходит отдача тепла в большую емкость. Помимо этого, бойлер необходимо подключить к дополнительному источнику тепла, в качестве которого может быть использован теплогенератор на твердом топливе, котел электрический или газовый.

Солнечный коллектор не может обеспечить стабильную температуру, что в свою очередь может стать причиной перегрева жидкости или наоборот слишком быстро остыть. Чтобы этого избежать, следует прибегнуть к установке автоматики, таким как контролер температуры.

Создание солнечного коллектора из гибкой трубы или черного шланга

Владельцы частных домов или загородных дач знают, что если после полива, вода останется в шлангах, то она очень быстро станет горячей, это подвигло некоторых умельцев на использование гибких труб или шлангов для организации солнечного теплообменника. Отметим сразу, что такое изготовление такого изделия будет намного дешевле, чем готовый вариант, приобретенный в магазине, однако для его создания потребуется приложить усилия и запастись терпением.

Коллектор может быть представлен одной секцией или несколькими, а уже в них проводится укладка и закрепление плотно свернутых шланги или гибкие трубы в форме улитки.

Подобная конструкция является самой элементарной по конструкции, монтаж также максимально простой.

Основным недостатком системы является то, что без использования принудительной циркуляции, ее применение будет под большим вопросом, так как сопротивление гидравлики превысит силу напора за счет температурной разницы. Решение станет – установка насоса циркуляции. А вообще, подобная система, станет просто спасением, так как расходы на ее монтаж достаточно быстро окупятся, несмотря на расходы, которые будут направлены на электропитание насоса.

Данный вид коллектора отлично подходит также и для подогрева воды в бассейне. Подключение обязательно проводится через систему фильтрации, которая в свою очередь оборудована насосом. Циркулируя по трубам коллектора, вода еще до момента поступления в бассейн хорошо прогревается.

Некоторые схемы, используемые при создании солнечной системы, не предполагают установку накопительного бака. Такая установка возможна, если использование горячей воды происходит в малых количества и, к примеру, только в дневное время.

Используемые материалы и для каких целей

Для создания такого коллектора потребуется подобрать материалы, причем большая часть таких материалов может быть обнаружена в гараже или сарае.

Главным элементом такой системы является гибкая труба или резиновый шланг черного цвета, именно в данном элементе при циркуляции воды будет осуществляться теплообмен. Почему именно черный? Так как, данный цвет в отличие от других оттенков способен максимально поглощать поступающее тепло. Длина шлангов напрямую зависит от величины создаваемого солнечного коллектора.

Важно. Трубы из металлопластика не подойдут для изготовления коллектора, так как не обладают достаточной гибкостью, в данном случае не поможет даже покрытие их черной краской. Образованные заломы мешают интенсивному движению течения воды.

В продажу шланги в бухтах поступают по 50, 100 или 200 метров. При планировании создания коллектора большого объема, понадобится несколько бухт. Если же наоборот, планируете использовать небольшие секции, в которые входит не более 100 метров шланга, то лучше купить отмерянный шланг, что даст возможность быстрее организовать монтаж.

Использовать шланг можно укладывая в круглую спираль или овальную, кроме того, в виде змеевика.

При формировании коллектора на крутом скате крыши, для спиралей необходимо будет использование специальных коробов, которые могут быть из фанеры или бруска, а также металлического листа. Заготовки обязательно обрабатываются, если деревянная, то антисептиком, если металлическая – антикоррозийными составами. Для обработки древесины и металла понадобится грунтовка, антисептик и антикоррозийный состав.

Используемые трубы или шланги будут испытывать огромные нагрузки от внутреннего давления, возможных резких перепадов температур, да и от массы самого теплоносителя. Поэтому велика вероятность нарушения укладки, проседания и деформации, как следствие стоит заранее продумать специальные крепления для удержания их в задуманном положении. Помощником в данной ситуации может выступить полоса металла, закрепленная при помощи саморезов между трубами. Для закрепления также можно использовать свободную связку при помощи плотного шнура или пластикового хомутика.

Также потребуется подготовить для шлангов или труб соединительные элементы. Фитинги подбираются непосредственно под используемый материал. Если коллектор будет собираться из нескольких модулей, то для соединения потребуются еще и резьбовые фитинги, которые помогут осуществить переход от пластика или резины на общую трубу из металла. Чтобы заранее просчитать требуемое количество соединительных элементов, следует составить принципиальную схему и по ней просчитать требуемое количество.

Чтобы объединить все модули в одну батарею понадобится пара коллекторов – отрезков трубы из металла. Один из них, расположенный снизу будет отвечать за поступление в теплообменник холодной воды, через второй, расположенный сверху, будет выходить уже согретая. Труба, проходящая по верху, соединяется с накопительным баком, для дальнейшего поступления к потребителю.

Монтаж коллектора

Собрав все необходимое, можно переходить непосредственно к монтажу системы.

• Первым делом следует провести антисептическую обработку деревянных заготовок будущего устройства;
• Если дно заготовки выполнено из листа металл, то его также необходимо защитить, покрыв составом против коррозии;
• Когда составы просохнут, можно приступать к сборке одиночных или общих модулей;
• Следующим шагом производится укладка труб или шлангов, уложенное закрепляется специальными держателями;
• В бортиках модулей выполняют отверстия, для свободного расположения труб – таким образом, через нижнее отверстие осуществляется вывод трубы холодной воды, через нижнее – подогретой;
• При монтаже нескольких модулей по вертикали или один общий, но с таким же расположением намотанных спиралей, то крайний конец каждой спирали объединяется с верхней трубой ниже расположенной спирали, таким образом объединяется весь столбец. Крайний конец трубы соединяется с общим коллектором из металла, через который планируется поступление холодной воды. Остальные ряды подключаются аналогично.
• Таким образом, концы верхнего ряда модулей, расположенных по горизонтали, соединяются с трубой-коллектором, именно по ней идет отведение нагретой воды потребителю.

Заготовку из металла под спиральный контур солнечного коллектора вполне можно выполнить не только на крыше, но и около дома, со стороны юга, также это возможно сделать недалеко от бассейна, если планируется его подогрев. Тогда основание из металла будет обеспечивать более быстрый нагрев воды, кроме того задерживать тепло в трубах, потому что имеет достаточно приличную теплопроводность и теплоемкость.

Также расположить солнечный коллектор можно при помощи размещения на плоскости крыши специальных коробов, в которые параллельными рядами по длине всей крыши размещается контур.

Усиление эффекта при помощи бутылок из пластика

За счет чего достигается эффективность:

• Пластиковые бутылки выступают в роли прозрачной защиты, что не позволяет потокам воздуха забирать тепло при ненужном косвенном теплообмене. Воздушные камеры в данном случае играют роль дополнительного аккумулятора тепла. Получается парниковый эффект, широко применяемый в агротехнике.
• Закругленная форма бутылок становится как бы линзой, многократно увеличивая эффект лучей солнца.
• При обработке боковой части бутылки фольгой, можно получить эффект фокусировки солнечных лучей в месте прохождения трубы, таким образом нагрев будет значительно увеличен.
• Прозрачный пластик станет некой защитой от ультрафиолета, который отрицательно сказывается на состоянии пластика и резины, что позволит контуру подвергаться эксплуатации более длительный срок.

Для воплощения задуманного, потребуются следующие материалы:

• В качестве теплообменника можно использовать гибкие трубы или резиновые шланги предпочтительно черного цвета, для активного привлечения солнца.
• Бутылки из пластика, которые помогут не только защитить контур от ультрафиолета, но и значительно усилить эффективность привлечения солнечной энергии.
• Также для усиления эффекта потребуется фольга, вложив которую в бутыли на ту половину, которая будет ближе к основанию, можно добиться фокусировки солнечных лучей.
• Для сооружения подставки потребуется деревянный брусок или труба металлическая.
• Бак накопительный, соединенный с точкой забора, в качестве которой может выступать кран или душ.
• Резервуар для холодной воды, соединенный с системой водоснабжения.

Укладка коллектора с использованием пластиковых бутылок

• Первым делом укладывается подставка из бруска или трубы металлической, в зависимости от материала используются средства для защиты. Далее высчитывается длина таким образом, чтобы между стойками можно было разместить ровное количество пластиковых бутылей.
• Затем, на стойке крепятся горизонтальные планки, на расстояние по ширине бутылок, для того, чтобы была возможность выполнить дополнительное прикрепление змеевика. Также они поспособствуют приданию дополнительной жесткости каркасу.
• Готовится требуемое количество бутылок из пластика – убирается дно так, чтобы была возможность одну бутылку со стороны горлышка достаточно плотно установить в образовавшиеся отверстие.
• Определенной длины берется труба либо шланг так, чтобы его хватило для монтажа контура-змеевика на выполненной подставке. От края шланга отступив около 100-150 мм отметить место крепления. Следующим шагом, через край на шланг размещается достаточное количество бутылей для закрытия участка до стойки, расположенной, напротив. Бутылки необходимо расположить плотно друг к другу, размещая горлышко каждой второй в место отреза дна первой.
• Завершив укладку верхнего участка змеевика своеобразным пластиковым коробом, выполняется закрепление края на левой стойке каркаса сверху. Закрепление можно выполнить при помощи клипс с защелкой для труб из пластика. При помощи такой же клипсы свободный край трубы или шланга прикрепляется к противоположной стойке.
• При необходимости, положение бутылок следует откорректировать, чтобы часть бутылки с фольгой была расположена снизу у основания.
• Далее трубе или шланге задается плавный поворот и снова идет закрепление клипсами.
• Продолжаем надевать бутылки и далее труба крепится уже вновь на левой стороне, в такой последовательности заполняется вся рама до конца.
• Остается тщательно провести соединение фитингами, через которые планируется врезка для подачи холодной воды и к накопителю для горячей.

Создание подобного коллектора совсем не сложное, требуется время и терпение, зато данная система станет отличным помощником в индивидуальном доме в качестве отопления и в нагреве воды.