Колектор сонячний своїми руками для опалення – вакуумний, трубчастий, плоский і повітряний

Сьогодні сонячні колектори являють собою одну з найбільш ефективних технологій, яка здатна функціонувати з використанням енергії сонця.

Якщо розглядати приклад, то там коефіцієнт корисної дії панелей фотоелектричного типу знаходиться в проміжку від 14 до 18%, а сонячні колектори здатні найбільш ефективно використовувати ресурс – тут цей показник може досягати 95%.

Якщо говорити коротко, то сонячні колектори були розраховані на поглинання теплової енергії сонячних променів, її акумулювання та подальше спрямування на потреби людей.

Конструкція сонячного колектора має в собі наступні елементи:

Колектор;

Тепловий акумулятор (в його якості практично завжди виступає водяний бак);

Контур, спрямований на теплообмінний процес.

Через колектор проходить теплоносій, зазвичай в його ролі виступає рідина. Температура колектора підвищується під впливом сонячних променів. Після цього отримана енергія за рахунок теплообмінника переходить у воду в баку.

Яка нагрілася вода знаходиться в баку до тих пір, поки не знадобиться, зокрема, для опалення, гарячого водопостачання. Щоб температура води протягом тривалого часу зберігала тепло, бак повинен бути оснащений найбільш хорошою теплоізоляцією.

Варто відзначити, що сонячний колектор може пропускати через себе теплоносій як природним, так і примусовим способом. У баку, який буде накопичувати в собі теплу воду, варто встановити електронагрівач зі спеціальним датчиком, який буде активізуватися, коли температура води в системі буде нижче певного показника.

Зокрема, це буде досить корисно, якщо на вулиці буде стояти похмура погода або ж у зимовий час, коли сонячний день триває протягом декількох годин.

Зміст

Види колекторів

Всього є кілька різновидів сонячних колекторів. Незважаючи на те, що всі вони використовують сонячну енергію в процесі своєї роботи, ці пристрої будуть відрізнятися один від одного як технічними властивостями, так і зовнішнім виглядом.

Різновиди колекторів наступні:

Відкриті;
Вакуумні.

По суті, відкриті сонячні колектори – спеціальна поверхня, зроблена зі спеціальної гуми або термостійкого пластику, який характеризується високим коефіцієнтом поглинання променів сонця, а також стійкістю по відношенню до ультрафіолетового випромінювання. У цих систем підвищення температури шар не покритий склом.

Дані системи використовуються тільки у відкритих геліосистемах для того, щоб підігрівати воду в басейнах. Відкритий колектор володіє цілим рядом позитивних характеристик:

Можна досягти досить високого показника ККД;
Важить вся система не надто багато;
Влаштована вона досить просто;
Варто дешево;
Встановлювати легко.

Незважаючи на те, що переваг досить багато, без недоліків теж обійтися не вдалося:

Коефіцієнт корисної дії сильно залежить від різниці температури;
Така система дуже чутлива до впливу негативних температур;
Використовується тільки для обігріву басейнів;
Термін служби не надто високий;
Залежить від впливу вітрів і хмарність.

Читайте також:

Відокремлені заміські будинки

Особливості сонячного колектора, виготовленого своїми руками

В нашій країні подібні пристрої можуть використовуватися тільки в південних регіонах. Для підігріву басейну найчастіше встановлюють додатково газовий котел, який виручає в зимові місяці. Використання відкритих сонячних колекторів дозволяє економити витрати газу приблизно на 75-80%.

Вакуумний колектор значно більш ефективний у порівнянні з відкритими пристроями. Особливістю конструкції є те, що в ній в ролі теплоізолятора виступає шар вакуум, який знаходиться між зовнішнім покриттям, зробленим зі скла, і теплопоглинальні елементами.

За рахунок використання вакууму теплові втрати сильно знижуються, а коефіцієнт корисної дії перестає залежати від різниці температур. З точки зору устрою колектори бувають трубчастими, кожна з яких є герметичною і плоскою. Вакуум тут нагнітається завдяки спеціальним насосів.

Подібні пристрої мають дзеркальним ефектом, при якому тепловіддача знаходиться в залежності від того, наскільки високо вона стоїть над горизонтом. Завдяки цьому, теплова потужність колектора перебуває в досить стабільному режимі.

Позитивними характеристиками вакуумного колектора є наступні:

Високий коефіцієнт корисної дії протягом усього часу роботи;

Найвищий ККД в зимові місяці.

Вакуумні колектори мають і деякі недоліки, з-за чого вони поки що не отримали достатньо широкого поширення:

Він коштує значно дорожче в порівнянні з відкритим;
Конструкція важить набагато більше, а також займає більше місця, якщо порівнювати цей колектор з іншими різновидами;
Ефективність роботи в умовах середньої смуги в зимові періоди не надто висока. Це виходить в результаті випадання снігу, утворення інею;
Надійність залишає бажати кращого, так як вся система піддається впливу твердих опадів, типу граду;
З плином часу вакуум з деяких трубок починає йти.

Інструкція по виготовленню

Варіант виготовлення плоского сонячного колектора

В якості матеріалу, який буде поглинати сонячну енергію, буде тут виступати стільниковий поліпропілен. Всіх їх об’єднують за рахунок однієї труби пропіленові.

Колектор такого типу завжди виготовляється впритул, з-за чого конструкція виходить не дуже простий. Спочатку беруть дві заглушки і просвердлюють у них отвори, куди будуть вставлятися шланги.

Пропиленовую трубу пропилюють уздовж, щоб можна було з’єднати з її допомогою з’єднати осередку стільникового поліпропілену. У зв’язку з тим, що з’єднуватися вся конструкція буде впритул, пропив потрібно буде зробити в тому числі і на заглушках.

Після цього всю конструкцію склеюють. Коли клей висохне, колектор поміщають в корпус з фанери і підключають до водопостачання. Встановлюючи колектор, його потрібно встановити під незначним кутом, щоб там почалася природна циркуляція води.

Читайте також:

Конвертація 3D моделей для PRO100 з 3D MAX

Виготовлення повітряного сонячного колектора

Повітряний колектор робиться досить просто. В цьому випадку доведеться зробити один отвір в його стінці для відтоку гарячого повітря, а прохолодний буде подаватися з вулиці.

Для виробництва такої конструкції збирають корпус з вологостійкої фанери, товщина якої повинна складати 12 мм

Зсередини в цей ящик прикріплюється брус по всьому периметру і закривається мінеральною ватою на всю товщину. Мінеральна вата обшивається профнастилом чорного матового кольору.

Зсередини закріплюють планки від рамки до скла так, щоб вийшов лабіринт. У бічній стінці знизу роблять отвір для подачі холодного повітря.

Склити всю конструкцію можна старими рамами, однак слід подбати про те, щоб всі стики були герметичними.

Виготовлення трубчастого колектора

Варто сказати, що зробити такий складний пристрій самостійно досить проблематично, до того ж їх коефіцієнт корисної дії буде нижче, але фінансові витрати вийдуть менше.

Перед початком робіт слід провести ряд необхідних розрахунків, щоб дізнатися, яка кількість енергії повинна давати дана система.

Вся робота ділиться на кілька ключових етапів:

Зробити короб;

Спорудити теплообмінник або радіатор;

Виконати накопичувач;

Зібрати все в одну загальну конструкцію.

Короб, який необхідно зробити під сонячний колектор, краще всього майструвати з обрізної дошки шириною від 10 до 13 див. Його дно виконують з текстоліту, оснащуючи його додатковими ребрами жорсткості. Крім того, дно додатково теплоизолируют за рахунок мінераловатних плит або пінопласту.

Коли короб готовий, приступають до складання теплообмінника. Інструкція тут буде наступна:

Беруть 15 тонкостінних трубок довжиною 150 см та дві труби дюймового діаметра завдовжки 70 см;

У дюймовке просвердлюють отвори, куди будуть вставлятися трубки меншого діаметру. Між ними має бути максимум 5 см;

Вся система збирається в єдину конструкцію і ретельно зварюється;

Отриманий агрегат кладуть на дно короба, куди попередньо був укладений лист оцинкування, і закріплюють металевими хомутами;

Оцинковку фарбують у темний колір для того, щоб краще притягувати сонячні промені. Для зниження втрат тепла всі зовнішні частини фарбуються в білий;

На одному з останніх етапів біля стінок ставлять покривне скло, не забувши зробити всі стики герметичними;

Збирають конструкцію так, щоб між склом і трубками залишалося приблизно 12 см відстані.

Виготовлення вакуумного колектора

Вакуумні колектори на сьогоднішній день є однією з найбільш ефективних систем, що працюють на сонячній енергії. В принципі, технологія збірки не занадто сильно відрізняється.

Читайте також:

Касетний стеля металевий характеристики

Спочатку збирають раму, але бажано відразу встановити її на остаточне місце, наприклад, на дах будинку. Ділянки, де рама кріпиться до даху, потрібно ретельно загерметизувати. Під цією рамою, але нижче горищного приміщення встановлюють накопичувальний бак, який з’єднується з системою трубок.

Трубки тут використовуються спеціальні – з вакуумом всередині, тому з ними слід звертатися найбільш обережно. Надалі до баку підводять водопровід і підключають його до баку, наповнюють і перевіряють, наскільки герметичній вийшла вся конструкція.

Процес роботи можна розділити на кілька ключових моментів:

Після складання рами її встановлюють на даху будівлі. Якщо вона вкрита хвилястими азбестоцементними листами або шифером, то для цього використовують спеціальні бруси і товсті шурупи. До бетонної даху ця конструкція приєднується з допомогою звичайних анкерів;

Найбільш важкий етап роботи, так як тут потрібно підняти на дах накопичувальні баки, який досить багато важить. Якщо залучити спеціальну техніку немає можливості, бак загортають в щільну тканину і піднімають на необхідний рівень на блоці. Його кріплять до вже зібраної рамі за рахунок шурупів;

Тут проводиться монтаж допоміжних елементів, наприклад, тена, датчика температури, примусового воздуховода. Варто відзначити, що кожна з подібних деталей буде підключатися за допомогою спеціальної гумової прокладки;

Підключення системи до водопроводу. Це робиться за допомогою труб, які здатні витримувати температуру до 95 градусів, однак вони одночасно з цим повинні добре чинити опір впливу низьких температур – тут ідеальним матеріалом виявиться поліпропілен, який, до того ж, і дуже довговічний.

Бліц-поради

В принципі, набагато простіше придбати собі вже повністю готовий колектор, який коштує не дуже дорого – це безпосередньо залежить від його технічних характеристик. Купувати зазвичай доводиться відразу кілька колекторів. Як кажуть ті люди, які вже зробили собі таку систему опалення, для ефективної роботи всієї конструкції треба зробити площа колекторів близько 30 квадратних метрів;
Природна циркуляція трубчастих і водяних колекторах виходить дуже рідко. Найкраще додатково внести в конструкцію системи невеликий насос;
Фахівці і професійні будівельники рекомендують не виготовляти сонячний колектор опалення в якості основного джерела, так як це може привести до досить важких наслідків;
Останнім часом з’явилися так звані пасивні сонячні колектори. За рахунок встановлених у них датчиків вони визначають положення сонячних променів і повертаються в тому напрямку. Дані вироби є дуже і дуже довговічними;
Якщо купувати вже готовий колектор, то там обов’язково буде знаходитися детальна інструкція щодо якісного складання і установки системи.