Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечные коллекторы – это отличный способ сэкономить энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

Но самое главное, что простой солнечный коллектор можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

Делаем простой солнечный коллектор своими руками

Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте «Включи солнце — живи комфортно». Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued, которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «впитывает» солнечную энергию, потом это тепло передается теплоносителю (воде).

Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования.

Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей – антифризов.

Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без электрических приборов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

Принцип работы такого солнечного коллектора заключается в следующем:

• Солнце нагревает жидкость в коллекторе
• Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятор
• Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде
• Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
• Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
• Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
• Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.

Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорбера нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

Основной элемент коллектора отопления — абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего диаметра, расположенных горизонтально.

Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально).

Для соединения в толстых трубах необходимо просверлить отверстия под диаметр вертикальных труб.

Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.

Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы. Используется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина — 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.

Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.

Как сделать солнечный водонагреватель для дома своими руками?

Источником альтернативной энергии являются гелиоколлекторы, прогревающие воду за счет солнечного света.

Это дорогостоящее оборудование, но позволяет экономить до 60% электроэнергии не только летом, но и в зимний период. Существуют варианты, как сделать солнечный водонагреватель своими руками.

Водонагревательные гелиосистемы используют в бытовых условиях для обеспечения дома горячей водой, отопления, подогрева воды в бассейне и т.д.

Солнечные водонагреватели для дома

Гелиосистема нагрева воды состоит из:

• Коллектор. Представляет собой совокупность труб небольшого диаметра. Проходя по ним, вода успевает прогреться солнечным светом.
• Электронасос, создающий давление воды в системе. Некоторые модели работают за счет естественных сил гравитации.
• Система трубопроводов.
• Накопительный бак для прогретой воды. Целесообразно устанавливать, когда велика вероятность частой смены погодных условий. Бак сохранит горячую воду на следующий (пасмурный) день Предусмотрен не во всех моделях. Кроме того, внутри накопительной емкости может устанавливаться электроТЭН, чтобы подогревать воду до нужной температуры в пасмурные дни. Даже в этом случае наблюдается значительная экономия электричества.

Типы водонагревательных систем:

1.По подаче воды:

• активные – вода подается электронасосом;
• пассивные – подается естественным путем.

2.Структура контура (у активных модификаций):

• с открытым контуром, в котором непосредственно циркулирует жидкость, использующаяся для горячего водоснабжения;
• с закрытым контуром (заполняются антифризом, другой жидкостью, позволяющей использовать водонагреватель при минусовой температуре. Циркулирует внутри змеевика, прогревая жидкость внутри накопительного резервуара).

3.Способ прогревания воды:

• накопительные (вода прогревается в емкости);
• проточные (течет по протяженной системе труб теплообменника, прогреваясь солнечным теплом).

Накопительный водонагреватель

Отличительная особенность – наличие накопительной емкости, где вода прогревается теплообменником, который может быть заполнен антифризом, так как это вещество не замерзает при минусовой температуре.

Вещество постоянно циркулирует по гелиосистеме. Наружный контур сооружен довольно протяженным, чтобы жидкость успевала прогреться, проходя через него.

Нагретое вещество поступает во второй контур, расположенный внутри накопительного бака, отдает тепло воде, затем, охлажденное, возвращается обратно.

При помощи такой циркуляции постоянно прогревается вода для отопления, системы горячего водоснабжения.

Объем резервуара варьируется в зависимости от нужд, требований. Также внутри бака может располагаться дополнительный электроТЭН, либо второй прогревающий контур (от электро-, газоснабжения). Предназначен для вспомогательного подключения в случаях, когда солнечного света недостаточно для отопления дома, прогрева воды до нужной температуры.

Накопительная гелиосистема своими руками

При наличии необходимого оборудования, материалов вполне под силу сделать накопительный нагреватель воды самостоятельно. Как правило, такие устройства широко используются на дачах в летний период для обустройства летнего душа. При должной доработке их можно трансформировать до уровня полноценной гелиосистемы, обеспечивающей дом отоплением, горячим водоснабжением.

Как сделать солнечный водонагреватель самостоятельно?

Если вам удавалось побывать в южных странах, то, наверняка, вы часто замечали стоящие на крышах домов конструкции. Гиды объясняли, что это солнечные батареи для нагрева воды и отопления жилища.

Как и за рубежом, так и у нас прогрессивное население ратует за альтернативные источники энергии.

Водонагреватель, работающий от солнечной энергии – одно из таких удачных изобретений, которое способен полноценно функционировать даже зимой.

Как действует солнечная энергия в приборе

Солнце – это очень мощный и, что главное, бесконечный источник энергии тепла. За его использование денег никто не берет, а потому стоит задуматься, как пустить такое преимущество себе во благо.

Заводские налоги водонагревателей солнечного бойлера могут обойтись в немалую сумму. Если разобраться в принципе работы такого устройства, то можно сделать нечто подобное своими руками.

Хотя на деле существует несколько примеров подобного прибора.

Заводской вариант

Прежде, чем понять, как сделать солнечный водонагреватель своими руками, надо иметь представление о принципе функционирования подобного агрегата. Можно разобрать конструкцию по аналогу солнечного заводского водонагревателя.

1. По внешнему виду агрегат напоминает батарею, которая собрана из отдельных составляющих. Элементы в ней представлены трубками, сделанными из стекла кварца наподобие всем известных ламп. Именно этот материал способен пропустить ультрафиолетовые волны (чего не может обычное стекло). Эта способность позволяет преобразовывать солнечную энергию даже в несолнечное время года.
2. Внутри каждой из таких трубок спрятана другая – черного цвета с веществом (рабочим телом), которое будет испаряться при определенных температурных условиях.
3. Внутри трубок абсолютный вакуум – это позволяет избежать теплопотерь.
4. Концы каждого из таких деталей погружены в специальный коллектор, через который течет нагреваемая вода.

Как действует устройство

Функционирование всей этой задумки происходит по следующему алгоритму:

1. Солнечные лучи превращают рабочее тело в паровую субстанцию, которая поднимается в верхнюю часть колбы.
2. Поток воды будет нагреваться через стенку той тепловой энергией, которую отдаст ему рабочее тело.
3. Исполнив свою миссию, пар снова становится жидкостью и стекает вниз, где все благополучно повторяется.
4. Солнечный накопительный стандартный водонагреватель присоединен к змеевику, а тот ведет к бойлеру всей домашней отопительной системы.

Другие варианты передачи тепла

Понятно, что в вышеописанном случае никакой самодеятельности не проявишь. Однако есть и другой вариант безнапорного бойлера, работающего от солнца. Здесь передача тепла идет напрямую: медный змеевик помещается в прямоугольный корпус. Далее он подключается к баку-накопителю.

Вода будет здесь циркулировать естественным способом и сразу нагреваться от лучей солнца, повышая теплоту и общего содержимого всей накопительной емкости. Труба змеевика прессуется в металлическую пластину, которая темного цвета.

Она имеет дополнительную защиту от осадков при помощи прочного стекла.

Наконец, можно просто подключить солнечные батареи к обычному водонагревателю. Подобная конструкция оказывается очень дорогой в исполнении, но может работать круглый год.

Самодельные солнечные водонагреватели

Стремление к экологичному подходу в отоплении дома похвально – тем более что сделать подобную систему можно и своими руками. Рассмотрим интересные варианты практического воплощения подобных конструкций, и насколько эффективны самодельные солнечные водонагреватели.

Простой солнечный водонагреватель

Простым решением будет установка на крыше дома одного (максимум двух) черных баков. К ним подсоединяется водопроводная домовая магистраль – значит, при хорошем солнце теплая вода будет потечет сразу в душевую комнату (летом в жару нагрев произойдет быстро).

Еще один простой солнечный бойлер делают из мелкого, наполненного водой корыта, которое закрывается прозрачной крышкой. Сюда же в схему входят следующие водопроводные составляющие:

• труба, по которой подходит прохладная вода;
• труба для перелива;
• деталь вентиля;
• выпуск нагретой воды.

В обоих случаях есть существенные недочеты:

1. Неэффективность простого бака при облаках.
2. Корыто-нагреватель следует наполнять каждое утро, накрывая его. Когда солнце скрыто за облаками, следует оценить степень нагретой воды и слить её для дальнейшего использования.
3. Плоское устройство наподобие корыта плохо тем, что его нужно держать горизонтально. Мы живем не в тропиках, а, значит, зимой солнце поднимается над горизонтом высоко, КПД этого устройства снизится.

Гораздо эффективнее предусмотреть дополнительную установку коллектора, пусть опять же самодельного. Определив размеры теплоприемника, следует изготовить корпус, куда помещается змеевик. Актуален вопрос теплоизоляции – именно поэтому корпус для змеевика лучше сделать деревянным. Второй момент — утепление задней стенки (лучше всего пенопластом).

Как собрать приемник тепла

Простейший солнечный водонагреватель можно сделать своими руками по схеме из таких составляющих:

• аккумулирующий бак;
• подпиточная емкость;
• коллектор.

Специалисты советуют не устанавливать отдельный насос – вода должна циркулировать естественным путем. Но чтобы этого добиться, бак следует устанавливать выше теплоприемника, а подпиточную емкость – выше аккумулирующей. Еще одна дельная рекомендация — утепление резервуара с подогретой водой. Здесь подойдет любой материал в рулонах.

Для функционирования в самостоятельном режиме (когда не приходится доливать и регулировать), лучше всего установить поплавковый клапан во втором баке. Этот элемент будет реагировать на снижающийся уровень воды. К его патрубку надо подвести водопроводную трубу. Что это даст? Когда в основном баке расходуется содержимое, в его нижнюю зону будет подаваться холодная вода.

Как выбрать правильный материал

Есть разные варианты исходников, из которых можно сделать теплообменник. Среди них:

• трубки из меди;
• черные полимерные трубы;
• секции плоских стальных радиаторов;
• трубы из алюминия;
• черный шланг из резины;
• теплообменник, оставшийся от старого холодильника.

Какой должна у такого змеевика сама теплообменная поверхность? В случае со стальными радиаторами следует исходить из их размера, однако чтобы не утяжелять корпус, не устанавливается больше двух панелей. При других материалах все придется рассчитывать на месте.

Корпус можно сделать из фанеры и деревянных досок. На лицевой стороне стоит применить прочный и прозрачный поликарбонат, что будет выглядеть не хуже стеклянного. Сам же накопительный бак изготавливается из листового материала. А еще лучше будет приобрести готовую емкость. В качестве соединительных труб рекомендуется использовать полимерные (хорошо подойдут из металлопластика).

Особенности самодельных солнечных водонагревателей

Преимущества сделанного своими руками бойлера очевидны:

• работа при полной нагрузке максимально возможный период;
• окупаемость первоначальных вложений на материалы;
• экономия топлива;
• изделие сразу готово к эксплуатации.

Однако все эти аспекты превратятся в положительные при соблюдении важных условий.

1. Точная установка параметров устройства. Расчетная нагрузка должна приближаться к стандартному ежедневному потреблению.
2. Чтобы обеспечить постоянную нагрузку на горячее водоснабжение, можно установить вспомогательный нагреватель. Его рекомендуется включать, если солнечный не обеспечивает нужную нагрузку. Этот элемент нужен для устранения разницы в температуре воды.
3. Важно правильное распределение нагрузки, одни из параметров которой – регулирование скорости потока воды.
4. Если воду планируется расходовать не сразу, то для бака нужна дополнительная теплоизоляция. Последний момент касается и облачных дней (толщину теплоизоляции стоит предусмотреть побольше).
5. Покрытие теплоприемника должно повышать его поглощающую способность (самое простое можно сделать черной краской, в идеале лучше нанести селективное).
6. Бак должен вмещать запас горячей воды на два дня.
7. Идущие от коллектора трубы в бак должны быть минимальны по длине и хорошо изолированы для поддержки температурного напора.
8. Подводящая холодную воду к коллектору труба должна быть расположена внизу бака. Нагретая вода, наоборот, поступает наверх. Выше отверстия для уходящей в систему горячей воды должно оставаться место для её запаса.
9. Теперь об установке бака: если сделать это в здании, то существенно снизятся теплопотери. Даже если они и будут, то уйдут в домашнюю среду, а не в воздух. Здесь подойдет, к примеру, чердак. При установке системы на крышу актуально ориентировать коллектор на юг и наклонить под углом местной широты (это повысит эффективность работы на круглый год). Лучшим углом будет 60 градусов зимой и 30 градусов летом, на практике лучше сразу придать 45 градусов.
10. Конструкция дома должна быть готовой выдержать нагрузку от полного бака.
11. И еще один важный момент: как предотвратить замерзание системы при холодном климате? Можно использовать изолирующее съемное покрытие, установить устройство для слива воды или применять антифризный раствор в воде. Последний вариант получил популярность – только в этом случае его заливают в спиральный змеевик, через стенки которого и будет происходить теплообмен.

Использование солнечного водонагревателя позволит существенно сократить расходы на топливо, и уменьшить выброс углекислого газа в атмосферу. Можно собрать подобную систему и своими руками – при этом важно обладать минимальными знаниями в области водопроводных установок и придерживаться всех вышеупомянутых рекомендаций.

Легкий самодельный солнечный тепловой водонагреватель с медными трубками

Отопительная вода для купания или других целей может привести к большой пробоине в вашем счете за электроэнергию. В то же время с истощением ископаемого топлива происходит глобальный переход мастеров-самодельщиков к альтернативным источникам энергии. Вот почему все больше домашних хозяйств инвестируют в солнечные нагреватели, чтобы экономить электроэнергию.

Но зачем покупать, когда вы можете построить аппарат для выработки бесплатного тепла самостоятельно? Следуя инструкциям, показанным на этом видео DIY, у вас будет свой собственный солнечный тепловой нагреватель для ваших потребностей в подогреве воды.

Особенность его в том, что работает этот агрегат по понятным причинам только в дневное время. Но разве нет идей, как сделать аккумулятор тепла для дома? Всё это можно найти у других мастеров или придумать самому.

Однако не будем отвлекаться, а посмотрим, как реализована идея, заявленная в названии статьи.

В чём суть идеи бесплатного источника тепловой энергии

Медная труба используется из-за ее отличных теплопроводящих свойств. Давайте немного разогреемся!

Сделай сам солнечный тепловой водонагреватель! Проект довольно прост и инструкции подробно описаны. Все необходимые детали указаны в видеоролике и могут быть куплены из вашего местного магазина предметов домашнего обихода.

Вы увидите значительное сокращение вашего счета за электроэнергию, когда используете этот солнечный водонагреватель из медной трубы DIY. Огромное спасибо создателю видео «desertsun02».

Мастера решили собрать своими руками солнечный коллектор для нагрева воды. Имеется старый с садовым шлангом. Греет хорошо, но хотелось бы более эффективнее. Поэтому купили заготовки, будет использовано медь.

Основные детали коллектора

Будет несколько секций. В качестве материала использованы тройники, трубки, уголки. Из инструментов труборез, рулетка, нож. Газ, припой с содержанием серебра. Для точности отрезания используется рулетка.

Толщина стенки медной трубки 1 мм. Диаметр тройника 15 мм. Соединители для шлангов.

Рулеткой отмеряем, ножом делаем насечки. Нож оставляет четкую линию, в отличие от маркера.Когда труборез режет, немного загибает край.

По идее его надо ремировать, как в водопроводных котлах.В нашем случае это не обязательно, давление нет.Устройство работает самотеком только из-за разности температур воды. Тёплая идёт вверх, холодная — вниз.

Солнечные водонагреватели своими руками: схема :

Экологические проблемы постоянно диктуют новые условия жизни. Это связано как с чистотой окружающей среды, так и с дефицитом энергоресурсов.

По данным всемирных организаций, их количество не безгранично, и для решения данной проблемы выделяется огромное количество ресурсов. Это и финансовые вложения, и научные проекты, и множество прочих мероприятий.

Такой подход дает свои плоды, и в результате в жизни общества появляются качественно новые приборы, инструменты и методы, внедряемые как в производственные процессы, так и в будничную жизнь людей.

Одним из таких нововведений являются энергосберегающие системы, использующие альтернативные источники энергии, главным и наиболее мощным из которых является солнечное излучение.

Как и у всех источников энергии, его использование сопровождается рядом проблем, самой актуальной из которых является короткий период применения в холодных климатических зонах.

Однако, несмотря на это, имеется ряд эффективных методов, использующих принципы накопления солнечной энергии.

Солнечные водонагреватели с древности до современности

Есть много способов использования солнечной энергии. Одним из наиболее популярных методов, применяемых как в бытовых, так и в промышленных условиях, стали солнечные водонагреватели.

Эти устройства используются веками, а с применением современных технологий получили новый виток популярности.

С древних времен и до недавних пор воду, как и другие жидкости, при помощи солнца нагревали в открытых или закрытых емкостях темного цвета, что способствовало скорейшему подогреву.

Сейчас же, в электронный век, все чаще применяются более современные элементы, которые позволяют не только нагревать воду при помощи солнца, но и поддерживать заданную температуру теплоносителя.

Они включают массу технических разработок, касающихся как используемых структурных элементов, так и способов управления. Их конструкция разнообразна и в большинстве своем зависит от целевого назначения прибора, а также применяемых технологий и материалов.

Часть из них выпускается только промышленным способом, но другая часть может исполняться и в кустарных условиях.

Виды и классификация приборов

На практике реализован ряд принципов, которые позволяют использовать энергию Солнца. Различают несколько вариантов конструкции, независимо от того, сделан солнечный водонагреватель своими руками или нет. Главный критерий классификации – теплоноситель. Он может быть жидким и металлическим.

В качестве теплоизолятора может использоваться вакуум. Солнечные водонагреватели могут быть прямого действия или косвенного.

В первом случае вода нагревается непосредственно солнцем, а во втором случае это происходит путем преобразования солнечной энергии в электрическую, а затем в тепловую, которая и нагревает жидкость.

В замкнутом или разомкнутом контуре она может передвигаться также двумя способами, зависящими от типа структуры – принудительно при помощи насосов и других нагнетающих давление установок или самотеком. Также их можно разделить по области применения.

Например, солнечные водонагреватели для дома относятся к числу малопроизводительных устройств. Они характеризуются небольшими размерами.

А солнечный водонагреватель для бассейна или другого объекта временного использования, предназначенный для постоянного многоцелевого нагрева воды в больших количествах, имеет и соответсвующие размеры, а также относится к другому классу.

Производители и потребители

На рынке представлен ряд производителей, имеющих опыт в подобных разработках и создающих массово такие изделия. Основные фирмы-конкуренты – VIESMANN, SOLVIS, VAILANT. Главные государства потребители – Саудовская Аравия, Израиль, Мальта и многие страны Евросоюза. Кроме того, это направление активно популяризируется в Китае, РФ, США и Австралии.

Ценовая политика и материалы для изготовления

Солнечный водонагреватель, цена которого велика, пользоваться спросом не будет, поэтому модели продвигаемых изделий либо изготовляют из дешевых материалов, либо их мощность делают максимальной, чтобы товар мог себя в скором времени окупить. В южном Китае экономят на теплопроводниках.

Их делают пластинчатыми, но при этом результат не страдает — мощности изделий хватает, поскольку Солнце здесь гораздо активнее, чем в северных регионах. В холодных странах используют более дорогие теплоизолированные системы на основе солнечных батарей.

Рынок солнечных коллекторов также предлагает потребителям разные модификации готовых систем. К примеру, простая модель для дома стоит от 300 у.е. Но есть и модели с дополнительным оборудованием, которое существенно упрощает эксплуатацию. Это могут быть насосы и различные датчики. Цена таких устройств стартует от 550 у.е.

Домашний солнечный водонагреватель своими руками: схема конструкции

Бытует мнение, что устройства для нагрева от солнца имеют сложную конструкцию. Однако можно сделать солнечный водонагреватель своими руками. Схема коллектора, входящего в его состав, проста. Ее можно собрать из имеющихся запчастей или сконструировать из новых.

Она представляет собой змеевик из тонкого легко нагреваемого металла, установленный на платформу и защищенный стеклом. Соорудить солнечный водонагреватель своими руками можно за сутки. Для этого потребуется подготовить монтажную площадку в виде бетонного или плиточного покрытия.

Смонтировать на ней платформу из имеющихся легких, но прочных материалов, к примеру, дерева. И установить ее при помощи анкеров под углом на площадку.

Платформа с креплениями для змеевика окрашивается в черный цвет. Поверх устанавливаются трубы и соединяются воедино. Их также окрашивают. Сверху устанавливается обычное одинарное или двойное стекло толщиной от 4 мм, которое закрепляется в направляющих на платформе. На выведенные трубы змеевика устанавливают краны и при помощи коротких шлангов подключают к насосу.

Вакуумная модель и ее особенности

Схема солнечного водонагревателя на основе вакуума совершенно иная. Она гораздо сложнее и требует профессиональных конструкторских навыков. В ее структуру входит: теплообменник с наружной изоляцией и клапаном, подключенные к нему вакуумные трубки, расширительный бак, установленный внутри теплообменника, электронагреватель, соединительные трубки и сливной кран.

Также он может включать рабочую станцию, контроллеры и датчики в зависимости от выбранного типа.

Вакуумные трубки имеют многокомпонентную структуру, состоящую из собственно трубок, созданных из ударопрочного стекла, абсорберов, располагаемых внутри трубок, и ряда прочих вспомогательных элементов.

Вариант такой конструкции собирается преимущественно из уже готового набора. Купив его, можно с легкостью смонтировать солнечный водонагреватель. Цена на него колеблется в зависимости от выдаваемой мощности (количества кВт).

 

Преимущества и недостатки пассивных и активных типов

Солнечные водонагреватели с самотечным передвижением теплоносителя называют пассивными. При выборе такого варианта следует учитывать проблему его размещения. Движение воды здесь происходит благодаря разнице плотности холодного и нагретого теплоносителя.

1. Поэтому такая система должна предусматривать наличие накопительного бака и продуманную систему трубопровода. Такие гелиосистемы имеют низкую скорость накопления нагретой жидкости и это их основной недостаток. Но все плюсы от других гелиосистем в них присутствуют.
2. Это низкое энергопотребление, отсутствие вредных испарений и выделений, экономическая целесообразность. Поэтому солнечные водонагреватели в случае применения элементов активизации потока жидкости становятся практически незаменимыми.
3. Однако для этого требуются дополнительные источники энергии, их питающие, поэтому энергетически независимыми они не являются, в отличие от самотечных пассивных моделей.
4. Среднему классу высокоэффективные солнечные водонагреватели не по карману. Их конструкция включает ряд дорогостоящих компонентов, срок окупаемости которых измеряется годами. Но энергонезависимый солнечный водонагреватель, своими руками выполненный – не выдумка. Его без проблем можно изготовить в домашних условиях.

Кроме того, на рынке представлен широкий ассортимент бойлеров, использующих солнечную энергетику, от мировых производителей. Большая часть подобных гелиосистем использует коллекторы, устанавливаемые на крышах зданий и на прилегающей к ним территории под углом, оптимально подобранным для заданной климатической зоны.

Часть таких изделий полностью энергонезависимы от других источников энергии. Подбор модели происходит исключительно по выдвигаемым требованиям к мощности устройства и возможности его установки в заданных условиях.

Их применение может иметь временный или постоянный характер для нагрева воды с конкретной заданной целью или для общего пользования.

Как изготовить солнечный водонагреватель своими руками

Это, действительно, очень просто – сделать солнечный водонагреватель своими руками. Но прежде нужно определиться с тем, как будет использоваться горячая вода. От этого будет зависеть и конструкция водонагревателя. А она может быть очень простой.

Например, обыкновенная бочка с водой на крыше маленькой будочки на даче. А в днище этой самой бочки вставлен рассекатель. Это импровизированный летний душ.

А может водонагреватель быть и очень сложным, с использованием зеркал, вакуумных трубок, насосов, солнечных батарей.

Конечно, если речь идет только о том, чтобы помыться после работы на дачном огороде, то здесь, действительно, вполне достаточно установить на возвышении бочку, покрасить ее в черный цвет, вставить в днище душ-рассекатель, заполнить эту бочку водой. Это самый примитивный солнечный водонагреватель, запасов воды которого хватит, чтобы принять душ после сельхозработ на дачном участке.

Но ведь дача, по сути, не только сад и огород. Дача – это прежде всего место для отдыха. И обустроить это место нужно так, чтобы здесь можно было не только приятно проводить время, но и жить. Солнечные батареи обеспечат дом электричеством, а солнечные водонагреватели нагреют воду и для бытовых нужд, и для отопления дома.

Типы солнечных водонагревателей

Конструктивно системы солнечного нагрева воды можно разделить на три типа. Это системы с плоским коллектором, на вакуумных трубках и на параболоцилиндрических концентраторах. Все они в настоящее время выпускаются промышленностью. Принцип работы у всех систем один – нагревается теплоноситель, который поступает в теплообменник бака–расширителя и отдает свое тепло воде.

Самой простой является система солнечного нагрева воды на базе плоского коллектора. В простейшем варианте эта система состоит из одного или нескольких плоских коллекторов и бака-расширителя. Коллекторы размещаются ниже бака.

Нагретая в коллекторе вода по законам конвекции поднимается в бак, а холодная вода из бака опускается в коллектор. Это так называемый безнапорный принцип горячего водоснабжения.

Но, как правило, солнечные коллекторы устанавливаются выше бака, а в этом случае конвекционная циркуляция воды не работает, поэтому в системе необходимо установить водяной насос для подачи холодной воды в зону нагрева.

Наиболее эффективная система подогрева воды строится на базе вакуумных трубок. Вакуумная трубка представляет собой конструкцию из двух трубок, вставленных одна в другую. Наружная трубка стеклянная, внутренняя делается из меди, причем верхняя ее часть несколько шире основной и запаяна.

Эта медная трубка покрывается черной термостойкой краской. Из пространства между этими трубками выкачивается воздух для обеспечения наилучшей термоизоляции. Во внутренней трубке находится легкокипящая жидкость.

Под воздействием солнечного излучения медная трубка нагревается, жидкость в ней испаряется, пар поднимается вверх, нагревая наконечник трубки. Наконечник может разогреваться до 250°С.

Он вставляется в трубу, по которой циркулирует теплоноситель. Отдавая тепло теплоносителю, пар в медной трубке конденсируется, и охлажденная жидкость опускается по стенкам вниз. Цикл повторяется бесконечно.

В отличие от солнечных коллекторов, в которых нагревательными элементами служат вакуумные трубки, в параболоцилиндрических концентраторах зона нагрева находится в фокусе длинного параболического зеркала. Температура в фокусе этого зеркала может достигать 300°С. Нагретый теплоноситель, циркулирующей в системе, поступает в теплообменник бака-расширителя, нагревая находящуюся в нем воду.

Недостатком такой системы солнечного нагрева воды является необходимость позиционирования параболического зеркала на солнце. Промышленные системы оснащаются устройствами слежения за солнцем и исполнительными механизмами, которые поворачивают зеркало.

Самодельные солнечные водонагреватели

Для дачи с всего одним легким летним домиком, куда приезжают только в теплое время года и только на выходные, нет смысла сооружать капитальную систему горячего водоснабжения. Чтобы сделать здесь солнечную систему нагрева воды, потребуется совсем не так много времени и денежных средств.

Для сооружения солнечного коллектора понадобятся доски размерами 200х15х2 см, ДВП, каленое стекло, лист жести или кровельного железа размером 2х1 метр, деревянные бруски 5х5 см длиной в 1 метр, медная трубка, пенопласт, черная термостойкая краска, клей «Герметик».

Сначала из досок сбивается короб размером 2х1 метр. Из ДВП делается днище короба. Для прочности в двух местах прибиваются поперечины из брусков. Все стыки внешних стенок короба тщательно обрабатываются клеем «Герметик». Затем на дно короба укладывается термоизоляция – пенопласт. К листу жести жестко крепится плоский змеевик, выгнутый из медной трубки.

Чтобы при изгибании на трубке не было заломов, в нее нужно предварительно насыпать обыкновенную соль, которая потом легко вымывается. В качестве такого змеевика можно использовать змеевик от старого холодильника. Предварительно его нужно будет тщательно промыть от остатков фреона.

Затем этот лист жести со змеевиком крепится в коробе на брусках жесткости. Концы змеевика выводятся в специально просверленные в коробе отверстия. Затем вся эта конструкция покрывается изнутри черной термостойкой краской.

Желательно в два слоя. После того, как краска просохнет, короб накрывается стеклом. Все стыки, швы, отверстия с выведенными патрубками змеевика тщательно герметизируются. Снаружи короб покрывается серебристой краской.

Теперь пришла очередь бака-расширителя. Из чего сделать бак емкостью 100 – 120 литров, особого значения не имеет. Важно, чтобы этот бак был тщательно покрыт слоем теплоизоляции. В нижней части бака помещается спиралеобразный медный змеевик теплообменника, который трубами соединяется с коллектором. Сам бак будет наполняться водой из магистрали.

Уровень воды в баке должен контролироваться поплавковым краном. После того, как коллектор будет стационарно установлен в месте, максимально освещаемом солнцем, его соединяют со змеевиком теплообменника в баке.

В контур теплоносителя для обеспечения циркуляции подключается маломощный водяной насос. После завершения всех подготовительных работ в систему коллектора заливается вода с антифризом, чтобы теплоноситель не превратился в лед во время возможных ночных заморозков.

Для дачи с более серьезными коммуникациями потребуется и более основательная система подогрева воды. Ведь здесь может понадобиться горячая вода, например, для бассейна, теплицы, для отопления дома зимой. В этом случае в качестве коллекторов целесообразно использовать наборы вакуумных трубок. Даже зимой в холостом режиме на наконечнике такой трубки температура превышает 200°С.

В остальном же устройство системы горячего водоснабжения ничем не отличается от системы с плоским коллектором.

Сделать своими руками гелиевый нагреватель вовсе не трудно. Это будет намного дешевле аналогичных промышленных изделий, у которых стоимость самых простых составляет 35 — 40 тысяч рублей. Стоимость сложных систем может достигать нескольких сотен тысяч рублей. А добротно сделанный своими руками коллектор будет нагревать воду ничуть не хуже фирменного, но стоить будет намного меньше.

Солнечный водонагреватель своими руками: принцип действия, материалы и инструменты, процесс сборки

Солнечный нагреватель для воды — это великолепный способ снизить потребление энергоресурсов, тем самым сэкономив бюджет. Солнечная энергия, может как минимум полгода нагревать воду для различных нужд, а в другое время ещё и помогать отапливать жилище.

Принцип действия солнечного водонагревателя

Современные нагреватели действуют в качестве оборудования для переработки солнечного света в тепловую энергию. Они, способны отопить дом и обеспечить нагрев воды преимущественно в солнечных районах, при условии, что установлены на большой открытой площади.

Существует много типов солнечных нагревателей, но принцип работы у всех один. Все системы состоят из контура с последовательным размещением приборов, которые передают тепловую энергию. Основой аппарата являются солнечные батареи, работающие за счёт солнечных коллекторов.

Коллектор представляет собой совокупность соединённых между собой труб. По ним циркулирует вода, незамерзающая жидкость или обычный воздух, которые обеспечивают охлаждение механизма. Циркуляцию провоцируют испарения и изменение давления внутри системы.

Накапливание энергии обеспечивается специальными абсорберами. Абсорбер – железная пластина, присоединённая к трубам, с зачернённой поверхностью.

1. При изготовлении крышки водонагревателя используют материал, который способен без проблем пропускать солнечный свет (обычно это ударопрочное стекло).
2. Материалы из различных полимеров могут плохо переносить прямое попадание ультрафиолетовых лучей, поэтому при их использовании устанавливается качественная охладительная система (в основном используется антифриз).
3. Если аппарат устанавливается для отопления небольшого помещения без собственной отопительной системы, то сооружается небольшая одноконтурная конструкция.
4. Стоит отметить, что работать она будет только солнечным летом.

В случае с установкой нагревателя в двухконтурные конструкции, следует учитывать, что коллектор будет обрабатывать только один контур. Основная нагрузка будет возлагаться на встроенную в помещение отопительную систему.

Несмотря на зависимость подобного типа нагревателей от солнечной летней погоды, востребованность на рынке с каждым годом растёт. Своё признание они нашли у людей, стремящихся использовать природную энергию по максимуму.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Аппарат представляет собой трубчатый радиатор, с диаметром 1 дюйм, помещённый в деревянную коробку. Теплоизолировать конструкцию можно с помощью пенопласта.

При помощи оцинкованного железного листа нужно дополнительно изолировать дно устройства.

Обязательно нужно окрасить материалы в чёрный цвет для ускорения процесса нагревания, за исключением стеклянной крышки, которая окрашивается белой краской.

В качестве ёмкости для воды можно использовать большую железную бочку, которая помещается в коробку из дерева или фанеры. Пустое пространство нужно обязательно заполнить. Для этого подойдут опилки, песок, керамзит и т. п.

Инструменты и материалы для водонагревателя своими руками

Для конструирования солнечного водонагревателя необходимы следующие материалы и инструменты:

• стекло с рамой;
• строительный картон под дно;
• дерево или фанера для коробки под бочку;
• соединительная муфта;
• наполнитель для пустого пространства (песок, опилки и т.п.);
• железные уголки накладки;
• труба для радиатора;
• крепления (например, хомуты);
• оцинкованный железный лист;
• железный бак с большим объёмом (300 литров достаточно);
• краска чёрная, белая и посеребрённая;
• деревянные бруски.

Процесс изготовления солнечного водонагревателя

Процесс изготовления солнечного коллектора собственными руками не только увлекателен, но и приносит массу выгод. Созданное устройство позволит рационально использовать солнечное излучение для решения разнообразных хозяйственных задач. Специфика создания коллектора поэтапно выглядит следующим образом:

1. Для начала нужно изготовить коробку под бак, которую нужно укрепить брусьями.
2. Снизу накладывается теплоизоляционный материал, поверх которого устанавливается металлический лист.
3. Сверху ставится радиатор, который нужно как следует закрепить подготовленными креплениями.
4. Малейшие щели в корпусе конструкции должны быть замазаны и загерметизированы.
5. Трубы и металлический лист должны быть окрашены в чёрный цвет.
6. Бочка и коробка окрашиваются в серебряный цвет и после просушки бак устанавливается в деревянную конструкцию.
7. Пустое пространство засыпается заготовленным наполнителем.
8. Для обеспечения постоянного давления можно приобрести аквакамеру с поплавком, которая устанавливается в накопитель воды.
9. Конструкция должна размещаться на солнечном пространстве под углом к горизонту.
10. Далее система соединяется между собой трубами (их количество и материал зависит от размеров и типажа проекта).
11. Во избежание образования воздушных пробок, нужно начинать заполнение с нижней части радиатора.
12. По такой системе, нагретая вода движется наверх, вытесняя тем самым холодную, которая в следствии попадает в радиатор и греется.

Если всё рассчитано верно, через некоторое время из выходной трубы пойдёт тёплая вода. Не стоит забывать, что обязательным условием является солнечная погода. Так, температура внутри системы водонагревателя может быть в районе 70 градусов. Разница температуры воды на входе и выходе составит 10–15 градусов. В ночное время суток рекомендуется перекрыть доступ воды, во избежание теплопотери.

Производительность такого прибора значительно уступает магазинным нагревателям. КПД самодельного аппарата будет куда ниже, но если нет нужды в приобретении столь дорогостоящей системы, можно всё сделать своими руками.

Преимущества сборки водонагревателя своими руками

При сооружении нагревателей под свои нужды, люди обычно учитывают все нюансы и делают пользование системой максимально удобным для себя. Как правило, материалы выбираются для создания определённого вида и под различные нужды.

Так, летом строят импровизированный душ на улице, подогрев для бассейна, обогреватель для небольшой беседки в прохладный вечер, дополнительный обогрев теплиц и многое другое.

Главным плюсом является экономия средств на покупке магазинных отопительных радиаторов и полная безопасность для экологии.

Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечный нагреватель воды представляет собой разновидность коллектора, который аккумулирует солнечное излучение, преобразовывая его в тепло, и производит горячую воду для потребительских нужд.

Идея использования солнечной энергии для подогрева воды возникла давно. Так, прототип современного солнечного водонагревателя был создан еще в XVIII веке в Швейцарии. На сегодняшний день такой способ нагрева воды достаточно популярен.

Мировым лидером по применению и производству солнечных нагревателей традиционно является Китай. В этой стране солнечную энергию для нагревания воды используют 60 млн. домохозяйств. А в Израиле 85% квартир имеют солнечные нагреватели.

Причем их использование регулируется законом, который действует еще с 1976 года, и обязывает строить жилье с применением таких систем.

Схема солнечной фотоэлектрической системы.

Солнечные нагреватели воды обладают несколькими преимуществами. Во-первых, они позволяют если не ликвидировать совсем, то значительно сократить расход традиционных энергоносителей, таких как газ и электроэнергия. Во-вторых, они уменьшают выбросы углекислого газа в размере, прямо пропорциональном сэкономленной энергии, сокращая таким образом парниковый эффект.

Бак для нагрева воды своими руками

Схема солнечных модулей.

Наиболее распространенный солнечный нагреватель — это летний душ. Сконструировать такую систему горячего водоснабжения можно своими руками. Это совершенно несложно. Основой ее является бак для воды, который нагревается солнечным излучением. Несмотря на свою примитивность, такое сооружение вполне способно удовлетворить потребность в горячей воде в теплое время года.

Самым большим недостатком такого способа нагрева является то, что, несмотря на достаточно высокую температуру воды в баке днем (порой до 45ºС), за ночь она опускается.

Для того чтобы сократить потери тепла в ночное время, необходимо либо утеплять бак на ночь, либо сливать остатки горячей воды в утепленный резервуар. Таким резервуаром могут служить газовые или электрические бойлеры, широко используемые в домашних хозяйствах.

Выбор бойлера в качестве накопителя является оправданным еще и потому, что в пасмурный день вода в баке не прогреется выше 30ºС, и ее в любом случае приходится подогревать.

Выбирая данный вид солнечного нагревателя, необходимо учитывать несколько его недостатков:

• необходимость ежедневно наполнять и сливать бак;
• в пасмурный день вода в баке не нагревается выше 30ºС.

Монтаж водонагревательного бака

Схема водонагревательной гелиосистемы.

Для сооружения солнечного водонагревательного бака своими руками нам понадобится:

• нагревательный резервуар;
• бойлер;
• водопровод с тремя кранами;
• датчик уровня воды.

В качестве нагревательного резервуара можно использовать любую емкость для воды: стальную бочку, куб или даже трубы большого диаметра. Однако наиболее удобным для монтажа и использования является специальный полиэтиленовый бак для летнего душа объемом до 300 л. Он имеет плоскую форму, легкий вес, окрашен в черный цвет, не ржавеет.

Все это обеспечивает рациональное теплопоглощение и несложный монтаж своими руками. Для водопровода следует выбирать металлопластиковые или полипропиленовые трубы для холодной воды. Датчик уровня воды крепится на крышке бака и используется для контроля уровня его наполнения. Схема монтажа и работы данной системы изображена на рисунке.

Для наполнения нагревательного бака водой необходимо закрыть кран 3. Кран 1 и 2 остаются в открытом положении. После заполнения емкости напорный водопровод перекрывается краном 1. В конце дня подогретая вода сливается в бойлер путем открытия крана 3. Если использовать нагреватель нет необходимости, следует перекрыть кран 3 и использовать бойлер в обычном режиме.

Система подогрева воды пассивного типа с использованием солнечного коллектора

Схема принципа работы и устройства солнечной батареи.

Если водонагревательный бак используется исключительно в теплое время года, то солнечный коллектор пассивного типа дает возможность продлить период использования солнечной энергии с марта до октября.

Пассивной такая система называется потому, что в ее конструкции не используется насос. Необходимость догревать воду бойлером в данном случае тоже есть.

Однако существенная экономия энергоресурсов неоспорима.

Основным элементом в такой системе водонагрева является солнечный коллектор. Для того чтобы добиться максимальных показателей эффективности этого элемента наряду с надежностью и простотой сборки, особое внимание следует уделить теплообменнику.

Практика показала, что самым лучшим материалом теплообменника являются стальные или медные тонкостенные трубы. Использование металлопластиковых труб тоже допустимо, однако их минус — вероятность деформации при воздействии солнечного тепла, а также вероятность утечек воды из-за множества соединений.

Если в доме есть старый, ненужный холодильник, то вместо труб можно использовать его змеевик.

Сборка и монтаж солнечного водонагревателя с применением садового шланга своими руками

Схема электросети при использовании солнечных батарей.

Для удешевления конструкции солнечного коллектора и уменьшения его веса металлические трубы можно заменить на простой садовый шланг, скрутив его по спирали своими руками. Его преимущество — отсутствие дополнительных соединений, исключающее протечку, дешевизна, возможность подведения воды от коллектора непосредственно к трубопроводу.

Для сооружения солнечного водонагревателя с коллектором из садового шланга нам понадобится:

• оконное стекло;
• садовый шланг;
• лист полипропилена или ячеистого поликарбоната для основы.

Материал шланга — резина или армированный ПВХ. Внутренний диаметр — не менее 19 мм для снижения уровня гидравлического сопротивления. Толщина стенки шланга — не менее 2,5 мм. При выборе цвета отдать предпочтение лучше черному или темным тонам для улучшения теплоусвоения.

Стекло необходимо выбрать оконное, без селективных покрытий, так как полимерная пленка и органическое стекло плохо задерживают длинноволновое излучение, а так называемое i-стекло отражает коротковолновое.

При выборе между одинарным и двойным остекленением следует руководствоваться правилом: если нагреватель будет использоваться чаще в теплое время года, то предпочтение лучше отдать одинарному остекленению, если в холодный сезон — двойному.

Зазор между пенопластом и стеклом можно загерметизировать своими руками с помощью силикона, клея на водной основе или простой поролоновой прокладки. Расстояние между стеклом и шлангом — 1,2- 2 мм.

Принцип действия такого водонагревателя заключается в своего рода тепловой ловушке: солнечные лучи попадают сквозь стекло, нагревают шланг, который, в свою очередь, тоже отдает тепло, сохраняющееся внутри корпуса водонагревателя при условии его герметичности. В качестве основы для водонагревателя вместо листа пенопласта можно использовать деревянный каркас с прочным днищем и прослойкой между дном и коллектором в виде фольги и резинового коврика.

Монтаж солнечного водонагревателя из садового шланга изображен на схеме.

При монтаже водонагревателя своими руками следует знать, что бойлер должен находиться на уровне не менее 60 см выше верхнего края солнечного коллектора для обеспечения стабильного термосифонного эффекта. Длина подводящего трубопровода между коллектором и бойлером должна быть максимально короткой для уменьшения силы трения при перетекании воды.

Схема змеевика для бойлера.

Для снижения теплопотерь выводы шланга и трубопровод следует теплоизолировать.

Для теплоизоляции внутри помещения, а также на коротких участках трубопровода можно использовать для этих целей теплоизоляцию из пенополиэтилена для труб.

Для теплоизоляции внешних выводов и участков трубопровода более 3-х м лучше воспользоваться фольгированным пенополиуретаном. Для подсоединения шланга к трубопроводу используется хомут для резиновых труб.

Для начала нужно заполнить шланг водой и выпустить из него воздух: закрываем кран 2 и открываем кран горячей воды 6. Вода из напорного водопровода 1 попадает в солнечный коллектор 1. Когда в сливной воде исчезнут пузырьки воздуха, делаем вывод, что воздушных пробок в коллекторе нет.

Потом открываем кран 2, и холодная вода под действием термосифонного эффекта поступает в нагреватель. Для остановки работы коллектора перекрываем кран 3.

Минусом работы данного солнечного водонагревателя является необходимость периодического включения и выключения подачи воды в коллектор краном 3, а также использование бойлера для подогрева воды в конце дня в пасмурную погоду и в холодное время года. В противном случае она перестает циркулировать.

Расчет производительности пассивного водонагревателя

Для расчета производительности пассивного водонагревателя понадобятся следующие показатели:

• диаметр шланга;
• температура воздуха;
• среднее количество солнечных часов за период.

Известно, что 1 м шланга, наружный диаметр которого составляет 25 мм, при температуре воздуха +25 ºС в солнечный день нагревает 3,5 л воды до температуры +45 ºС, а при повышении температуры воздуха до +32 ºС при тех же условиях — до +50 ºС.

Среднегодовой показатель количества солнечных часов для Москвы и Московской области составляет 5,5 часов с учетом пасмурных дней. Таким образом, при длине шланга 10 м в коллекторе производительность составит: 3,5*10*5,5=192,5 л нагретой воды.

Нижняя граница температуры воздуха, при которой работа коллектора полезна, составляет +5 ºС. При понижении температуры воду из коллектора необходимо слить.

Эффективность использования солнечного водонагревателя

Бытует мнение о том, что Россия не подходит для использования солнечной энергии для подогрева воды из-за достаточно холодного климата. Однако это далеко не так.

Для того чтобы определить, эффективны ли солнечные нагреватели в наших широтах, будем оперировать таким понятием, как инсоляция (количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли). На территории России годовой показатель инсоляции колеблется в пределах от 800 до 1900 кВт-час/м2.

В Московском регионе этот показатель равен 1100 кВт-час/м2. Например, в Германии, с аналогичным показателем инсоляции, такие системы покрывают суммарную площадь более 6 млн. м2.

Солнечные нагреватели вполне применимы в средних широтах нашей страны. Они способны сэкономить до 60% электроэнергии.

По данным исследований, проведенных немецким Институтом строительной физики, среднестатистическая семья из 4-х человек потребляет в среднем 4400 кВт-час в год. Такие количество энергии могут вырабатывать солнечные модули площадью всего 34 м2.

И даже если солнечный нагреватель воды, сделанный своими руками, будет уступать аналогу промышленного производства, экономия энергоносителей все равно остается ощутимой.