С помощью простого гелиоколлектора можно подогреть не только воду для нужд жильцов, но и воздух в небольшом помещении
Многие из нас главным неудобством жизни на даче считают отсутствие централизованной подачи горячей воды: ни помыться с комфортом, ни посуду помыть… Выход, конечно, есть — приобрести оборудование для нагрева воды. Но большинство таких устройств требуют либо электроэнергии, либо газа, либо другого топлива, и их эксплуатация обходится недешево. Для домика «летнего проживания», где мы бываем исключительно в выходные несколько месяцев в году — трата сомнительная.
Однако на каждой даче есть бесплатный источник энергии — это солнце. А коллектор для его использования можно сделать своими руками.
Что такое гелиоколлектор
Гелиоколлектор — это прибор для преобразования солнечной энергии в тепловую. Многие путают солнечную батарею и гелиоколлектор. Однако отличаются они принципиально: первая преобразовывает солнечную электроэнергию в электрическую, а второй — в тепловую. Часто оба устройства используют вместе — как, например, в новозеландском доме на фото выше.
Гелиоколлекторы, конечно же, продаются: если покупка вписывается в ваш бюджет дачника, не нужно «городить огород» — просто купите и подключите прибор. Стоимость простейшего солнечного нагревателя начинается примерно от 30 тысяч рублей и зависит от многих факторов, разобраться в которых вы можете самостоятельно.
Этот материал мы адресуем тем, кто не подумал о покупке заранее и уехал из города на дальнюю дачу в н-скую глушь. А теперь пытается решить вопрос при помощи подсобных материалов и хозяйственного магазина из ближайшего городка.
Технических параметров заводского оборудования гелиоколлектор-самоделка вряд ли достигнет, но польза от него очевидна: вода на вашей даче станет теплой почти даром.
в этом австралийском энергосберегающем доме гелиоколлектор используется для нагрева воды
Солнечный нагреватель для воды
Солнечная энергия нагревает пластину-абсорбер, которая передает тепло воде, протекающей по трубкам. С помощью гелиоколлектора можно нагреть воду до 50 градусов и выше, что достаточно для мытья посуды или гигиенических процедур.
Из чего состоит:
Плата абсорбера. Чем больше площадь абсорбера, тем больше тепла можно получить. Обычно в самодельных приборах площадь абсорбера составляет 2–3 кв.м. Плату лучше делать из материала с большой теплопроводностью — меди, можно алюминия или стали.
Для эффективного теплосъема важен контакт трубок с платой. Лучше всего использовать пайку, но можно и просто хорошо прижать элементы с помощью крепежа.
Трубки. Лучше — из теплопроводных материалов (медь, латунь, алюминий), но можно использовать и полимерные, правда, результат будет хуже.
Теплоизоляция дна и стенок коллектора снижает тепловые потери в атмосферу. Ее задача — передать максимальное количество тепла воде в трубках. В качестве теплоизоляции обычно используют традиционные стеновые утеплители толщиной 20-50 мм.
Стекло. Можно нагреть плату с трубками, но прохладный ветер осенью или весной сдует большую часть полученного тепла (вспомним автомобильный радиатор с вентилятором). Прозрачная изоляция, то есть собственно стекло, уменьшает тепловые потери.
Кожух. Для изготовления рамы по периметру коллектора применяют самые разные материалы — антисептированные доски, пластиковые и деревянные рамы от старых окон, алюминиевые профили и т.д. Для днища используют многослойную фанеру, ОСБ, доски и другие подручные материалы.
Важно: Физика процесса нагрева платы и трубок такова, что многое зависит от их поверхности. Часть солнечной энергии поглощается (это хорошо для дальнейшей передачи ее воде), но затем часть полученного тепла за счет излучения (эмиссии) теряется (это плохо для нагрева воды). Поэтому при изготовлении гелиоколлектора своими руками лучше не поскупиться на селективную черную краску или даже специальное покрытие. Конечно, эффект от обычной термостойкой черной краски тоже будет, но меньше (помните, в советские времена таким образом красили автомобильные баки на крышах летнего душа?).
Как нагреть воду в баке?
Итак, с помощью абсорбера мы получаем в коллекторе тепло. Как передать его в накопительный бак, чтобы использовать воду для мытья посуды и принятия душа? Для этого используют различные системы циркуляции воды.
Контур — один или два:
- В одноконтурной системе нагретая вода сама (она легче холодной) поднимается в бак (он должен быть выше) и она же отбирается для бытовых нужд. Простейшая автоматика в виде поплавка туалетного бачка доливает холодную воду.
Это самая простая схема с высоким КПД, но при минусовых температурах появляются проблемы с замерзанием воды.
- В системах с двумя контурами в контуре солнечного коллектора находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками), а тепловая энергия от теплоносителя передается воде в баке-накопителе с помощью теплообменника (спиральная труба — «змеевик»).
Такие системы могут работать при минусовых температурах, но периодически, как в автомобиле, надо менять «незамерзайку».
Циркуляция — естественная или принудительная:
- Для движения воды (теплоносителя) от коллектора к баку может использоваться естественная циркуляция — простая и дешевая, но у нее целый ряд минусов: малая эффективность в пасмурные дни, потери тепла из-за низкой скорости движения воды, необходимость размещения бака-накопителя выше коллектора, неуправляемая работа с возможностью перегрева бака.
- Более совершенны системы с принудительной циркуляцией теплоносителя с помощью циркуляционных насосов. При такой схеме увеличивается эффективность работы системы, бак может устанавливаться в любом удобном месте, возможны круглогодичная работа и применение элементов автоматики в управлении. Но все это — дополнительные расходы на оборудование и электропитание насоса.
Совет: Для максимального эффекта плоскость гелиоколлектора должна находиться перпендикулярно лучам солнца. В средней полосе России гелиоколлекторы обычно наклоняют на 50–60 градусов.
автор этого гелиоколлектора подошел к его созданию основательно. Он использовал медные трубки, медную фольгу, пайку соединений и чернение меди путем создания на поверхности слоя оксида меди 2 (CuO) c помощью небезопасных химических растворов. Такой гелиоколлектор, конечно, не бесплатный и делается не за один день, но и послужит, скорее всего, не один год.
механическое соединение трубок вместо пайки значительно ускорит производство коллектора.
тот же прибор с покрывным стеклом. Гелиоколлектор используется для подогрева воды в плавательном бассейне.
Теплообменник можно сделать не только из металлических трубок, подойдут и пластины из сотового полипропилена с уже готовыми каналами для воды между двумя плоскостями. Для подачи воды снизу и отбора нагретой воду сверху используются полипропиленовые трубы диаметра дюйм с четвертью. Главное в такой конструкции — качественная склейка специальными клеями и герметизация всех узлов.
На фото — пример гелиоколлектора из шланга. Любой дачник знает, что на солнце вода в поливочном шланге нагревается до приличной температуры. Особенно если купить шланг черного цвета или покрасить его термостойкой черной краской.
Для справки: Шланг диаметром 16 мм и длиной 150 метров вмещает около 30 литров воды.
гелиоколлектор из пластиковых шлангов и бутылок. Шланги красят черной краской, бутылки создают «парниковый эффект» и увеличивают эффективность системы
Солнечный нагреватель для воздуха
Солнечную энергию можно использовать для подогрева не только воды, но и воздуха. Такой подогретый воздух можно подавать в теплицу, закрытый бассейн или в жилой дом — как дополнение к основной системе отопления.
На рисунке ниже — схема применения воздушного гелиоколлектора для частичного отопления дома. Важно понимать, что объемная теплоемкость воздуха несравнима с теплоемкостью воды, и для переноса ощутимого количества тепла потребуются гораздо большие сечения труб.
Из чего состоит:
Воздушный гелиоколлектор состоит практически из тех же частей, что и водный. Здесь также важны покрывные стекла, черный цвет абсорбера и его максимальная площадь. Только вместо воды здесь, как понятно из названия, нагревается воздух.
Факт: При качественном изготовлении и соответствующих габаритах солнечный коллектор может производить в среднем около 1–2 кВт энергии для отопления. В основном это зависит от того, насколько солнечная погода в данный момент.
При изготовлении самодельного воздушного солнечного коллектора для отопления дома можно использовать цепочки из склеенных между собой алюминиевых банок с пробитыми донышками для прохода воздуха.
Такая конструкция из-за малой массы не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать. Сделать это можно с помощью заслонок.
еще один вариант воздушного коллектора: на основе гибких армированных вентиляционных воздуховодов, окрашенных соответствующим способом.
Свежие комментарии