Как работают солнечные конвекторы для отопления дома?

Многие люди стараются экономить на коммунальных платежах, один показатель из которых — это электроэнергия. Но как это сделать? Для этого делают солнечный коллектор своими руками. Его вполне хватает на полгода (в южных регионах на дольше). В остальных ситуациях потребуется отопление и освещение за счет других источников.

Как работает коллектор – все просто

Любая из рассматриваемых в статье конструкций для преобразования солнечной энергии в тепловую имеет два основных компонента – теплообменное и светоулавливающее аккумуляторное устройство. Второе служит для улавливания солнечных лучей, первое – для их модификации в тепло.

Самый прогрессивный коллектор – вакуумный. В нем аккумуляторы-трубы вставляются друг в друга, а между ними формируется безвоздушное пространство. По сути, мы имеем дело с классическим термосом. Вакуумный коллектор за счет своей конструкции обеспечивает идеальную теплоизоляцию устройства. Трубы в нем, кстати, имеют цилиндрическую форму. Поэтому лучи Солнца попадают на них перпендикулярно, что гарантирует получение коллектором большого количества энергии.

Прогрессивные вакуумные устройства

Существуют и более простые устройства – трубные и плоские. Вакуумный коллектор превосходит их по всем показателям. Единственная его проблема – относительно высокая сложность изготовления. Собрать такой прибор дома можно, но потребуется приложить немало усилий.

Теплоносителем в солнечных коллекторах для отопления, о которых идет речь, выступает вода, которая стоит мало, в отличие от любых современных видов топлива, и не выделяет в окружающую среду углекислого газа. Устройство для улавливания и преобразования лучей Солнца, которое можно сделать самому, с геометрическими параметрами 2х2 квадратных метра, способно в течение 7–9 месяцев обеспечивать вас ежедневно примерно 100 литрами теплой воды. А конструкции больших размеров вполне можно эксплуатировать и для отопления дома.

Если вы хотите сделать коллектор для круглогодичного использования, нужно будет установить на него добавочные теплообменники, два контура с веществом-антифризом и увеличить его поверхность. Подобные устройства обеспечат вас теплом и в солнечную, и в пасмурную погоду.

Отопление домов солнечными коллекторами

Затраты на обогрев частного дома могут снизиться до 50−90 процентов, если правильно смонтировать солнечные коллекторы. Весна-осень — период, когда обогрев происходит особенно активно, хотя в принципе система работает в любое время года.

Главные параметры, которые нужно рассчитывать при выборе коллектора:

  • площадь гелиосистемы
  • количество тепловой энергии

Если система будет использоваться в зимний период, то и расчёты проводятся соответственно. Ведь в зимние морозы требуется гораздо больше энергии и затрат для того, чтобы помещение было комфортным для проживания.

Достаточно часто солнечные коллекторы выступают лишь дополнительными источниками тепла. Автономное использование гелиосистемами тоже возможно, если теплоизоляция дома выполнена правильно.

Естественная циркуляция воды за счёт конвекционных потоков — лишь один из принципов, по которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивной циркуляции воды этот вариант менее эффективен, чем все остальные. Бак обязательно примыкает к коллектору, но в то же время находится выше него.

Дополнительные электрические циркуляционные насосы используются в системах с принудительной циркуляцией. В данном случае сами коллекторы становятся более эффективными, поскольку более эффективно используется вода. Но к обслуживанию такие устройства более требовательны, всё зависит от электрической энергии, за счёт которой всё работает.

Читайте также:  Как правильно осуществить установку батарей отопления в квартире?

Шаг 4: Вырезаем вентиляционные отверстия

Делаем вентиляционные отверстия так:

  • Используя молоток и отвертку, пробейте дырки в тех местах, где будут находиться вентиляционные отверстия. Отверстия должны располагаться по центру корпуса светильника в верхней и нижней его частях.
  • Вырежьте квадратные отверстия ножницами по металлу. Верхнее, в которое будет устанавливаться вентилятор, должно быть немного меньше самого вентилятора, чтобы вентилятор можно было закрепить с помощью саморезов. Наденьте защитные перчатки, чтобы защитить руки от порезов.
  • Обработайте края прорезанного отверстия, чтобы удалить острые края и заусенцы.

Схема и конструкция

Конструкция самого солнечного коллектора является всего лишь частью масштабной работы. Дело в том, что для правильной работы всей системы, нужно спроектировать правильную обвязку. Здесь будет рассмотрена схема, в которой гелиоустановка работает на два бака. Один из баков является тепловым аккумулятором, который используется для отопления, а другой – ГВС.

Далее будут приведены и описаны все элементы данной системы.

  • Обратные клапаны. Основная функция обратных клапанов является препятствование обратному току воды, то есть она заставляет воду течь в одном направлении. В данной схеме обратные клапаны устанавливаются на пути выхода жидкости из коллектора, чтобы жидкость обратно не поступила в устройство. Еще два обратных клапана устанавливаются на выходе из баков.
  • Циркуляционные насосы. Они имеют важное значение. В данной схеме представлено применение двух насосов. Один из них установлен на выходе из бака ГВС, а другой – на выходе из теплового аккумулятора. Если будет работать только насос, стоящий у ГВС, то вся система будет работать только на нагрев ГВС, а если будет работать только насос, стоящий рядом с аккумуляторным баком, то система работает только на данный элемент. Можно также включить оба насоса.
  • Запорный вентиль. В данной схеме, в аккумуляторном баке теплоноситель течет в двух змеевиках: в верхнем и в нижнем. Дело в том, что в верхнем змеевике, сопротивление больше, чем в нижнем, поэтому большая часть воды течет именно в нижнем змеевике. Для того чтобы сбалансировать поток теплоносителя, необходимо установить запорный клапан на входе жидкости в данный бак.
  • Фильтр. Он обязательно должен присутствовать в любой системе. Его функция заключается в задерживании крупных частиц мусора, которые имеются в жидкости.
  • Расходомер. Он нужен для того, чтобы видеть, сколько литров воды протекает за одну минуту. Данный показатель регулируется с помощью запорного вентиля.
  • Показатель давления. С помощью этого элемента можно определить уровень давления в системе. Рядом устанавливают подрывной клапан на случай, если вдруг давление превысит норму.
  • Расширительный бак. В системе вода начнёт расширяться за счет нагрева. Излишки поступают в расширительный бак, а при остывании они снова начнут циркулировать. Если этого бака не будет, то излишки выйдут через подрывной клапан, а при остывании в системе воды будет не хватать.
  • Воздухоотводчики. В гелиосистемах применяют воздухоотводчики автоматического типа. Их устанавливают в верхней части системы. Он нужен для того, чтобы автоматически удалять накопившийся воздух из системы.
  • Кран для слива. Через этот кран, теплоноситель можно сливать из системы.

Вот из таких элементов состоит система данной схемы.

Существуют и другие конструкции, но весь принцип действия остается таким же, только вот некоторых клапанов и вентилей может понадобиться больше или меньше в зависимости от схемы.

П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Серебритель воды.
  • Серебритель воды предназначен для получения «серебряной» воды в домашних условиях в профилактических и лечебных концентрациях. Прибор состоит из таймера, стабилизатора тока электродов, стабилизатора напряжения питания и опускаемых в сосуд с водой электродов.

    Подробнее…

  • Аудио колонки на рупорных динамиках Fostex
  • Модернизация акустических систем

    Ранее я написал о изготовлении аудиоколонок на динамиках Fostex FE206En fullrange с фазоинвертором. Для своих размеров и стоимости на Fostex FE206En двойной бас-рефлекс колонки действительно отлично звучат. Но хочется большего… Подробнее…

  • Не всё потеряно: восстанавливаем пропавшие файлы.
  • Случилась неприятность, и вы потеряли файлы. Попробуем сначала сузить круг возможных причин и поставить диагноз. А потом, по возможности, решить проблему. Подробнее…

Популярность: 835 просм.

На что обратить внимание

При выборе солнечного коллектора, кроме критериев, приведенных выше, нужно обратить внимание еще на ряд моментов, учитывая которые можно избежать неудобств при дальнейшей эксплуатации устройства.

Следует помнить, что:

  • Модели плоского типа более прочны, но не удобны в эксплуатации. Для их ремонта необходимо останавливать всю систему отопления, а при отсутствии запорной арматуры на входе и выходе из коллектора, требуется слив всего количества теплоносителя.
  • Модели, с использование вакуумных трубок, более ремонтопригодны, но менее прочны. При необходимости замены трубок (одной или нескольких), их замена выполняется без остановки системы отопления.
  • Плоские коллекторы способны нагревать теплоноситель больше, чем вакуумные устройства, что делает их более эффективными, при использовании в зимний период.
  • Воздушные коллекторы надежны и прочны, но в силу своих технических характеристик, не способны в полной мере отопить большие строительные объемы.
  • В паспорте коллектора указывается его номинальная мощность, т.е. способность преобразовывать солнечную энергию в тепловую в момент максимума солнечной активности (полдень) и при ясной погоде.
  • Правильное расположение устройства в пространстве, по отношению к поверхности земли, позволит избежать трудностей при эксплуатации.
  • Перед принятием решения о приобретении конкретной модели, необходимо разработать схему гелиоустановки, рассчитать ее мощность и возможные тепловые потери.

Виды солнечных коллекторов

На рынке для потребителей доступно большое количество видов этого оборудования. Наиболее распространенными являются:

  • вакуумные;
  • плоские.

Плоские приборы обогрева

Особенность плоских коллекторов состоит в наличии прозрачного покрытия, которое поглощает солнечную энергию. Кроме этого, они имеют термоизолирующий слой. При использовании этого оборудования в зимнее время оно не демонстрирует высокую эффективность. Цена на плоские коллекторы невысокая, поэтому позволить себе купить такое оборудование может каждый. Однако если вы решите использовать его для обогрева дома в зимнее время, то обойтись только одним солнечным коллектором у вас вряд ли получится.

В этом оборудовании иногда используется поликарбонат в качестве светопропускающего покрытия. Для солнечного коллектора из этого материала характерна высокая эффективность. Чтобы выбор этого оборудования оказался правильным, необходимо обратить внимание на то, что крышка должна быть выполнена из поликарбоната, а не из стекла.

Вакуумные приборы обогрева

Эта разновидность солнечного оборудования для обогрева помещений по принципу работы схожа с термосом. Когда излучение попадает на нижнюю стенку вакуумной трубки, не встречая на своем пути никаких препятствий, оно движется по внутренней трубке. Между этими трубками располагается вакуумная прослойка, которая обеспечивает сохранение до 95% поступающей энергии.

Цена на эти установки выше, чем на плоские солнечные коллекторы. Однако установка этого оборудования дает возможность для отопления дома в зимнее время. Высокую эффективность это оборудование демонстрирует даже в условиях низкой освещенности и при температуре минус 30 градусов.

Ряд особенностей

За основу берется абсорбер. Сделать его несложно: берется лист из металла и к нему при помощи сварки фиксируются такие же трубы. Перед тем как изготовить солнечный коллектор своими руками, нужно подготовить весь материал и вооружиться инструкцией. Стоит сделать вертикальные и горизонтальные установки. Трубы для входа и выхода воды фиксируют параллельно друг другу. Дальше входные и выходные отверстия на противоположных сторонах всей установки по диагонали. Чтобы вся конструкция соединилась, нужно сделать отверстия на горизонтальных трубах и к ним монтировать вертикальные.

Читайте также:  Порядовка углового камина. Как построить камин своими руками?

Чтобы они быстро прогревались и теплоноситель начинал свою работу, придется максимально близко зафиксировать их к абсорберу. Если нет опыта работы со сварочным аппаратом, то такие услуги стоят от 200 рублей за сантиметр. В итоге получается дорогостоящая установка. Шов должен пройтись по всему периметру.

После этого солнечный коллектор своими руками нужно собрать. Дальше нужно для абсорбера сделать рамку из дерева, накрыть любым листом. Некоторые берут стекло. Это позволяет создать внутри большую температуру. Если выбор сделать в сторону стекла, то его толщина должна быть не менее 3 миллиметров. В нем будет сочетание легкого веса и качества. Если необходимо создать своими руками солнечный коллектор для отопления дома, то стекло нужно потолще. Но при этом вся конструкция приобретает больший вес, и стоимость растет.

Используют любые красящие вещества, но важно понимать, что под постоянным воздействием солнца краска меняет свое состояние. Вся установка делается на земле, чтобы не собирался конденсат и не испортил покрытие. Мастера советуют применять краски, стойкие к выгоранию и воздействию жидкости.

Изготовление плоского солнечного коллектора своими руками

На первом этапе выполняется расчет солнечного коллектора для отопления, исходя из площади помещения. Его габариты также определяются уровнем активности солнца в данном регионе, расположением дома, характеристикой местности.

Корпус коллектора изготавливается из древесины или стекла. Можно использовать старые окна с остеклением. Для создания абсорбера подойдут алюминиевые или медные трубки, свернутый резиновый шланг, стальные плоские батареи. Можно создать коллектор из полипропиленовых труб черного цвета.

На днище корпуса укладывается теплоизоляционный материал в виде пенопласта или минеральной ваты. Далее вся площадь покрывается металлическим листом из тонкой стали или алюминия для усиления эффекта теплоотдачи.

Сверху монтируются трубы змеевика, которые крепятся к металлическому листу с помощью скоб. Его концы выводятся наружу. Поверхность конструкции покрывается ударопрочным закаленным стеклом или прозрачным поликарбонатом, оставляя зазор 10-15 см для хорошего теплообмена. Накопительный бак защищается теплоизолирующим материалом или окрашивается в черный цвет. К нему подключается нагревательный элемент, от которого выполняется разводка труб системы отопления дома.

Солнечный коллектор плоского типа можно изготовить собственноручно

Важно! Все стыковые соединения должны быть надежно загерметизированы.

Характеристика вакуумного солнечного коллектора для отопления дома зимой

Вакуумный солнечный коллектор является довольно сложным устройством. Главный рабочий элемент представлен дорогостоящей светопоглощающей колбой с прозрачной поверхностью, в которой располагается трубка. В основу работы положен принцип термоса. Вакуумная колба пропускает солнечный свет во внутреннюю трубку, где отсутствует воздух, что позволяет сохранить до 95% тепла.

Полезный совет! Изготавливать вакуумный солнечный коллектор своими руками нецелесообразно, что связано со спецификой технологии производства.

Нижнюю часть внутренней вакуумной трубки для солнечного коллектора занимает антифриз, который переходит в газообразное состояние при нагревании. В верхней ее части выполняется передача тепла коллектору с теплоносителем. Антифриз при этом охлаждается и конденсирует, возвращаясь в первоначальное состояние.

Характеристика вакуумного солнечного коллектора для отопления дома зимой

Вакуумный солнечный коллектор – сложное устройство, поэтому стоит он довольно дорого

Вакуумный солнечный коллектор характеризуется высоким значением КПД при плохой освещенности и температуре ниже -37 °С. Он был специально разработан для северных широт и может функционировать при отсутствии прямого солнечного излучения. Для эффективной работы конструкция нуждается в постоянном уходе, который заключается в очищении ее поверхности от загрязнения.

Важно! Коллектор должен быть смонтирован под определенным углом, что указано в инструкции по монтажу устройства.

Главным недостатком является высокая стоимость конструкции. При выходе из строя хотя бы одной трубки ремонт будет проблематичным, поскольку все изделия смонтированы последовательно.