Солнечный коллектор для отопления дома, в чём плюсы подобного обогрева

Солнечные коллекторы: знакомство с системами

Задача солнечных коллекторов — передача энергии инфракрасного спектра излучения теплоносителю. Тепловой диапазон света в общем потоке радиации составляет 40-45%. Конкретные цифры — 200-500 Вт/м2. На интенсивность излучения влияет широта местности, время суток и время года.

В качестве основного источника энергии солнечные коллекторы используют крайне редко. Чаще они играют роль дополнения к уже существующей системе обогрева или ГВС. Данное оборудование давно применяют в промышленных масштабах в разных странах. Однако с некоторых пор альтернативные источники энергии начали завоевывать другую сферу — частный сектор. Их активно используют для получения горячей воды, для отопления жилья, систем теплого пола, для подогрева бассейнов.

Принцип действия солнечного коллектора будет описан далее, так как сначала надо поговорить о достоинствах и недостатках гелиоустановок. Первым аргументом «за» может стать цифра — более 160 миллионов квадратных метров. Это общая площадь, которую сейчас на планете занимают солнечные панели. По такой «масштабной причине» эффективность их нельзя подвергать сомнению. Другой вопрос — целесообразность их установки в условиях сурового климата в большинстве регионов России.

Преимущества солнечных коллекторов

Человечество уже довольно давно изучает альтернативные источники энергии, поэтому наряду с героями этой статьи сейчас успешно используются и другие виды: например, тепловые насосы и ветрогенераторы. Однако в нашей стране более популярны именно гелиоустановки. Объясняется это лидерство в номинации «пользовательские симпатии» несколькими факторами. Это:

1. Относительно невысокая стоимость определенного вида солнечных коллекторов, если рассматривать все альтернативные источники. Объясняется она небольшой сложностью технологии производства панелей, довольно простой установкой.
2. Не слишком требовательный монтаж гелиосистем. Он позволяет провести все этапы работ самостоятельно. Поэтому если у владельцев есть некоторые знания и минимальный опыт, установить солнечный коллектор можно своими руками.
3. Простота в эксплуатации, недорогой ремонт в случае поломки. В особом контроле работы оборудования необходимости нет. Поскольку в системах нет дорогих узлов, в случае выхода из строя какого-либо элемента заменить его не составит труда.
4. Автономность коллекторов. Гелиоустановка останется в рабочем состоянии даже во время перебоев в основной системе теплоснабжения. Хозяева не попадут в неприятную ситуацию, если вдруг отключат горячую воду.
5. Экологичность, абсолютная безопасность систем. С тех пор, как человечество осознало масштабы загрязнения планеты, это стало самой привлекательной чертой: как устройств, так материалов.

Еще один плюс — возможность подбора количества панелей под конкретные нужды. С помощью солнечных коллекторов можно организовать горячее водоснабжение и/или отопление. Нередко их используют при обустройстве «теплого пола», для поддержания комфортной температуры в бассейнах.

Недостатки солнечной альтернативы

Идеалов нет, солнечным коллекторам тоже не грозит это «звание». Первый и главный минус — цикличность работы, их зависимость от светила. Большой недостаток панелей для нашей страны — небольшая эффективность в тех регионах, где ярко светящее солнце становится грандиозным событием.

Если жарким, сухим летом проблем с выработкой тепла обычно не наблюдается, то в зимний период ситуация обычно обратная. Причиной неэффективной работы солнечного оборудования является минимальная продолжительность светового дня, изменение угла падения лучей.

Климатические особенности региона могут также сильно повлиять на производительность альтернативного оборудования. В России немало мест, где большую часть года светило прячется за тучами либо за пеленой тумана. В такие дни коллектор будет работать, однако его производительность неминуемо снизится.

Если попытаться соотнести цену солнечных коллекторов с их полной зависимостью от погоды и сезона, то становятся понятными сомнения многих насчет самоокупаемости, целесообразности приобретения таких установок. Это и есть главный фактор, из-за которого владельцы частных домов не спешат обзаводиться гелиосистемами, ведь учиться лучше на чужих ошибках.

Выгодно солнечное оборудование, или нет?

Считается, что в качестве дополнительных источников бесплатной энергии все-таки есть смысл их использовать. Компании, которые занимаются производством гелиоустановок, обещают определенную эффективность, причем цифры разных фирм отличаются мало. Например, считается, что гелиоколлекторы в состоянии обеспечить экономию до 30% средств, уходящих на плату за отопление.

Для горячего водоснабжения этот процент значительно увеличивается: он составляет от 50 до 90. Но, рассматривая вопрос быстрой либо медленной окупаемости, надо учесть, что цифру можно повысить, если приобрести большее количество солнечных коллекторов.

Однако в этом случае возрастет не только производительность, но и стоимость гелиосистемы. Справедливости ради, нужно отметить один момент: цена плоских гелиоколлекторов за последнюю пятилетку снизилась в 2-2,5 раза. По этой причине резонно ожидать падения стоимости более эффективных вакуумных абсорберов.

Так как в нашей стране пока не слишком большое количество владельцев домов отважилось на этот шаг, данных, относящихся к частному сектору, еще довольно мало. Но если верить конкретным цифрам, появившимся в последние годы, то можно говорить о том, что плоская гелиоустановка (1 коллектор на человека) может окупиться за 8-10 лет. В холодных регионах эта цифра будет отличаться, однако насколько именно, сказать невозможно.

Виды

Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

Накопительные

Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.

Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

Плоские

Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.

Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

Жидкостные

Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.

К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.

Воздушные

Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.

Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.

Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.

Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.

Вакуумные коллекторы

1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности.

Зависимость КПД коллекторов от разности температур теплоносителя и окружающей среды

2. При равенстве площади воспринимающей поверхности (для плоского это площадь абсорбера, для вакуумного — апертурная площадь), вакуумный коллектор имеет мощность почти в 2 раза больше, чем плоский, так как он поглощает полное излучение даже с задней поверхности вакуумной трубки. Этот эффект можно усилить, если располагать за коллектором отражающую поверхность. Отражение от снега также увеличивает выработку тепла вакуумным коллектором.

3. Высокая мощность коллектора позволяет достичь 70% экономии электроэнергии, необходимой для обогрева технологической воды.

4. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно механического повреждения, так как они изготовлены из упрочненного боросиликатного стекла с толщиной стенки 2,5 мм.

5. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно внешнего загрязнения благодаря их цилиндрической форме и расстоянию между ними – это позволяет снегу, листьям, веткам, пыли и т. п. проходить между трубками под коллектор и таким образом дать коллектору возможность работать максимально эффективно без необходимости технического ухода.

6. Вакуумный коллектор обладает меньшей парусностью (препятствие ветру), так как вакуумные трубки находятся на расстоянии друг относительно друга и дают возможность продува ветра между ними. Плоский коллектор, наоборот, должен противостоять ветру всей своей поверхностью – этим самым прочность конструкции плоского коллектора должна быть существенно выше, чем вакуумного.

7. Вакуумный коллектор с тепловыми трубками очень просто устанавливается. Подсоединение трубок реализуется сухим путем, т. е. без прямого контакта с рабочей жидкостью солнечного контура – в результате этого возникает надежное подсоединение трубок, которое позволяет также производить замену отдельных трубок в ходе эксплуатации коллектора под давлением. В случае повреждения плоского коллектора необходимо сначала осуществить отключение всей системы и лишь тогда производить ремонт или замену.

Термоснимок коллекторов

Плоский коллектор излучает значительное количество тепла в окружающую среду

8. Трубчатый коллектор обладает незначительными тепловыми потерями, так как внутри вакуумных трубок имеется вакуум 5×10-3 Па. Поэтому температура окружающей среды оказывает на мощность вакуумного коллектора влияние лишь в очень незначительной степени. По этой причине вакуумная трубка не нагревается даже несмотря на то, что теплоноситель в контуре солнечного коллектора нагрелся, например, до 150 °С. В случае плоских коллекторов внутри коллектора не находится вакуум, а теплоизоляция и воздух, которые не обладают такими термо-изоляционными характеристиками, как вакуум. Поэтому при низких температурах плоский коллектор должен сначала подогреть “самого себя“ и лишь затем он способен передавать тепло теплонесущей жидкости в системе солнечного нагрева.

Сравнение эффективности работы плоских и вакуумных солнечных коллекторов для нагрева воды

Какой солнечный коллектор лучше — плоский или вакуумный? По этому вопросу сломано много копий. Несмотря на то, что вакуумный коллектор дороже, его преимущества перевешивают разницу в цене.

Солнечные системы нагрева воды с вакуумными коллекторами:

• Более эффективны при передаче тепла –  до 163% по сравнению с плоскими в условиях умеренного климата!
• Могут работать при отрицательных температурах воздуха
• Долговечны. Если ломается трубка, ее можно легко заменить без замены всего коллектора
• Отлично работают в пасмурную погоду
• Для получения одинакового количества тепла требуется меньшая площадь крыши, чем в случае с плоскими коллекторами.
• Проблема коррозии гораздо меньше, по сравнению с плоскими солнечными коллекторами.

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

Когда вода в баке нагрета до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

Организация водонагревателя для бассейна своими руками

Плоский солнечный коллектор для подогрева для бассейна можно изготовить своими руками из доступных, порой без дела лежащих материалов в сарае на даче. Кроме экономии электрической энергии, получается прямая выгода от отказа в трате финансов на промышленный образец.

Простейшая схема, где отсутствует даже намек на автоматику (регулируется вручную) выглядит следующим образом:

Конструкция состоит из следующих элементов:

• самодельный плоский коллектор;
• тройник на входе в коллектор;
• тройник на выходе из коллектора;
• выпускной клапан, смонтированный с выпускным тройником для освобождения системы от воздушных пробок;
• сливной кран;
• кран на подводящем шланге;
• обратный клапан, обеспечивающий запуск насоса;
• циркуляционный насос;
• бассейн.

Вариантов изготовления солнечного коллектора своими руками домашние мастера придумали много — в зависимости от имеющихся в наличии подручных материалов. Для примера приведем вариант коллектора, который устанавливается на поверхности земли с минимально возможным расстоянием от бассейна с целью снижения тепловых потерь.

Площадка выбирается с учетом максимального попадания светового потока в самодельный адсорбер. Готовится устойчивое основание с гидроизоляцией. Все это должно выглядеть примерно, как показано на изображении:

Каркас, на который будет крепиться коллектор, изготавливается из деревянного бруса, как и сама рама. Основание рамы обшивается фанерой.

1. На дно фанеры укладываются металлические листы. Подготавливается основание для укладки стекла.
2. Получившаяся конструкция в виде щита окрашивается в черный цвет.
3. Плоскость щита размечается под укладку металлопластиковых труб, устанавливаются крепления под них, после чего монтируются нарезанные в размер металлопластиковые трубы.
4. Между собой трубы соединяются в змеевик уголками и штуцерами — фурнитурой из металлопластика. В бортах оборудуется вход/выход труб змеевика.
5. Следует обязательно провести пробное гидравлическое испытание. После подтверждения герметичности конструкции, змеевик также необходимо окрасить в черный цвет.

Для улучшения теплопроводности, на трубах собирается каркас из алюминиевого профиля. В пазы профиля и подготовленное основание в деревянной раме укладывается порезанное определенного размера стекло. Стеклянная накладка изготавливается из нескольких частей, каждая из которых садится на герметик и скрепляется друг с другом специальной фиксирующей накладкой.

Несколько советов по правильной эксплуатации

Повысить срок службы плоских водонагревателей поможет соблюдение следующих рекомендаций.

• При падении температуры ниже нуля следует остановить пользование бассейном. Необходимо слить из коллектора остатки воды.
• В отверстиях гелиоустановки со временем образуется накипь. В системе уменьшается напор и насос начинает работать с повышенной нагрузкой. Периодическая чистка мягкой щеткой и бытовыми моющими средствами поможет избежать этого.
• Не следует забывать протирать стекло от пыли.  Эффективность коллектора с грязным стеклом падает в разы.

Изготавливаем водяной коллектор

Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

• регион проживания и уровень инсоляции;
• температура окружающей среды, особенно в зимний период;
• площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
• материал и покрытие змеевика;
• температура теплоносителя на входе;
• угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
• скорость течения воды по трубам теплообменника.

В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

Размещение тепловой установки

Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер.

Солнечные установки, рассчитанные на подогрев воды в летнем душе, располагаются на крыше этого строения и присоединяются по самотечной схеме. Устройства для нагрева бассейнов размещаются рядом с чашей резервуара.

Выбор материалов

Подборку комплектующих для изготовления солнечных водонагревателей своими руками мы сделали на основании отзывов и тем, обсуждаемых на популярном форуме Forumhouse. Итак, прямоугольный короб приемника обычно делается из деревянного бруса либо готовых рам старых окон. Задняя стенка корпуса утепляется базальтовой ватой, пенопластом или экструдированным пенополистиролом.

Совет. Дно короба можно сделать из фольгированного полимерного утеплителя. Металлический слой послужит абсорбером – ставить дополнительный лист не придется.

Теплообменники домашние умельцы изготавливают из разнообразных труб:

• полиэтиленовые черные (ПНД);
• гофрированная нержавейка;
• медные и алюминиевые;
• полипропилен и металлопластик;
• сшитый полиэтилен;
• панельные стальные радиаторы.

Примеры самодельных теплоприемников из медных и стальных профильных труб

С точки зрения эффективности и долговечности лучше применять трубки из алюминия, меди и нержавеющей стали, обладающие наилучшей теплопроводностью. Недостаток материала – высокая цена.

Пластиковые трубы значительно дешевле металлических и проще в монтаже. Но при использовании полимеров нужно учитывать ряд нюансов:

• любые пластмассы постепенно разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения;
• стенки труб ППР слишком толстые, плохо проводят тепло;
• качественный металлопластик слишком дорог для наших целей, а дешевый нередко расслаивается на изгибах и быстро разрушается на солнце;
• сшитый полиэтилен «запоминает» первоначальный изгиб в бухте, из него удобно делать кольцевой змеевик, а выпрямить непросто;
• трубы ПНД нужно покупать пищевой серии (с синей полосой), она лучше защищена от ультрафиолета.

Справка. Простейший вариант теплообменника для бассейна – черный садовый шланг, уложенный «улиткой». Минус материала – растрескивание резины от длительного воздействия солнца.

Сквозь соты поликарбоната можно пропустить воду, нагреваемую солнцем. К торцу листа припаивается коллектор – полимерная труба

Тонкостенные трубы ПНД – отличный выбор по соотношению цена/качество. Черная поверхность хорошо поглощает солнечное тепло, соединительные фитинги стоят недорого. К абсорберу трубопровод крепится пластиковыми хомутами либо жестяной полосой на саморезах.

В качестве абсорбирующего листа можно применить обычную или нержавеющую сталь, окрашенную в черный цвет. Идеальный вариант – листовой алюминий либо медь.

Верх короба закрывается следующими прозрачными материалами на выбор:

• обычное или армированное стекло;
• прозрачная полиэтиленовая пленка;
• тонкий сотовый поликарбонат.

Пленка — самый дешевый вариант покрытия. Одна беда: тонкий полиэтилен разрушается на морозе

Совет. Не применяйте в качестве светопрозрачного элемента готовые стеклопакеты от пластиковых окон. Зимой при большом перепаде температур между уличным воздухом и закрытой камерой коллектора двухслойный пакет не выдерживает и трескается.

Рекомендации по сборке

Процесс изготовления солнечного коллектора настолько очевиден, что расписывать пошаговые инструкции не имеет смысла. Задача – смастерить максимально герметичную камеру, установив внутри теплообменник на металлическом абсорбере. Мы просто дадим ряд советов, дабы уберечь вас от ошибок:

• Трубы теплообменника можно укладывать продольно либо спиралью (улиткой). Расстояние между соседними линиями (витками) делайте небольшим – от 1 до 4 см.
• Воздухонепроницаемость корпуса достигается промазыванием стыков силиконовым герметиком либо прокладыванием резиновых уплотнителей.

• Трубки крепятся к основанию любым удобным способом – пластмассовыми хомутиками, металлической полосой либо просто фиксируются по бокам саморезами.
• Вся внутренняя полость окрашивается термостойкой эмалью черного цвета (продается в аэрозольных баллончиках).
• Толщина теплоизоляционного слоя на задней стенке водонагревателя – минимум 50 мм.
• Сверху проще всего натянуть прозрачную пленку — это лучший вариант для опытного экземпляра. Впоследствии ее нетрудно заменить стеклом.

Еще рекомендация. Деревянные детали стоит обработать антисептиком. Раму, сваренную из стальных профилей, покройте грунтовкой и 2 слоями светлой краски.

После сборки панели теплоприемника заполните змеевик водой и проверьте на герметичность. Затем проведите испытания солнечного коллектора — подключите вывода к баку, установите панель на солнце и периодически измеряйте температуру воды, учитывая время нагрева. На основе реальных показателей несложно выяснить производительность водонагревателя.

Схема подключения

Коллектор, предназначенный для подогрева воды в душе, подсоединяется к накопительному баку по самотечной схеме. Важное условие: гелиоустановка должна располагаться ниже основной емкости, чтобы горячая вода меньшей плотности поднималась по трубе и вытесняла холодную. Конструкция такой системы показана на чертеже.

При подключении к бойлеру либо теплоаккумулятору солнечный коллектор выступает как полноценный источник тепла. Производители гелиосистем предлагают использовать двухтрубную напорную схему, включающую обязательные элементы обвязки:

• циркуляционный насос, развивающий давление 0.4 Бар;
• расширительный бак мембранного типа;
• автоматический воздухоотводчик;
• клапан предохранительный, рассчитанный на срабатывание при давлении 2 Бар;
• манометр;
• термометр;
• запорная арматура, вентиль подпитки;
• контроллер с двумя датчиками температуры;
• теплоизоляция для подводящих трубопроводов.

Важный момент. Если к буферной емкости подключается батарея из нескольких коллекторов, производительность насоса и объем расширительного бачка нужно увеличить. Минимальная вместительность мембранного резервуара – 10% от общего количества теплоносителя в контуре.

Схема функционирует так:

1. Теплоприемник присоединяется к нижнему змеевику буферной емкости, где вода холоднее.
2. Контроллер посредством датчиков сравнивает температуру воды (антифриза) в подающей трубе и теплоаккумуляторе.
3. Электронный блок останавливает насос, когда температура воды в резервуаре равна либо превышает температуру теплоносителя на подаче.
4. Попадающий в контур воздух сбрасывается через автоматический клапан, установленный в верхней точке системы.
5. В случае перегрева теплоносителя из-за остановки насоса (ведь солнце выключить невозможно) сработает предохранительный клапан и стравит лишнее давление.

Самый дорогой элемент схемы – электронный блок управления. Как можно обойтись без контроллера:

• купить на Aliexpress более дешевый термостат, срабатывающий по разнице температур;
• установить таймер день–ночь и механический термостат, отключающий насос при максимальном нагреве буферной емкости.

Как правильно разместить прибор?

Чтобы вакуумный коллектор мог полноценно работать и эффективно обеспечивал жилое помещение необходимой энергией, для него необходимо найти наиболее удачное место и правильно сориентировать прибор относительно частей света.

Солнечные коллекторы вакуумного типа намного практичней своих плоских аналогов. Когда какая-то из рабочих трубок получает повреждения и выходит из строя, ее очень легко заменить на новую. После этого система продолжит функционировать в прежнем режиме. Если сразу возможности поставить новый элемент на место испорченного нет, не беда. Агрегат сможет исполнять свои «обязанности», даже имея в наличии узел с поврежденным элементом

Для населенных пунктов северного полушария актуально разместить коллектор в южной части крыши дома или на солнечной стороне участка. Желательно обеспечить для плоскости прибора минимальное отклонение.

Если возможности направить поверхность на юг нет, стоит выбрать среди запада и востока максимально светлый ракурс на открытом пространстве.

Высокая рабочая эффективность коллектора вакуумного типа обусловлена еще и тем, что он действует по принципу зеркала и выравнивает свою тепловую мощность исходя из текущей высоты солнца

Энергетический солнечный комплекс не должны закрывать дымоходы, декоративные фрагменты кровельного покрытия, раскидистые ветви деревьев и высокие жилые или технические строения. Это понизит эффективность работы и уменьшит уровень прогрева действующих элементов.

Если агрегат расположен правильно, он обеспечит практически одинаковую теплоотдачу в течение всего года, независимо от сезона.

Если большого опыта осуществления сложных ремонтно-монтажных и слесарных работ нет, делать в домашних условиях вакуумирование трубок нерационально. Этот процесс очень трудоемкий и требует наличия специальных знаний и профильного оборудования.

Кроме того, элементы вакуумного типа, сделанные самостоятельно, имеют гораздо более низкий уровень КПД, нежели заводские детали. Поэтому разумнее всего приобрести продукцию у профильного производителя, а потом уже дома попробовать собрать несколько секций.

На сайте есть подборка статей по обустройству солнечной системы отопления, советуем ознакомиться:

1. Солнечные системы отопления: разбор технологий обустройства отопления на базе гелиосистем
2. Отопление частного дома солнечными батареями: схемы и устройство
3. Гибкие солнечные батареи: виды, характеристики + особенности подключения

Как правильно подобрать коллектор для нагрева бассейна

Количество тепла, передаваемого солнечным коллектором, напрямую зависит от размеров площади поверхности, которая поглощает излучение. На этот параметр оказывают влияние следующие основные факторы:

• конструктивное исполнение (вакуумный, плоский);
• место расположения совместно с ориентацией;
• тип бассейна для установки — открытый или закрытый;
• характеристики самого бассейна: площадь поверхности, глубина, возможность установки укрытия, эффективность поглощения солнечного излучения самим бассейном в зависимости от его цвета;
• интенсивность использования искусственного водоема;
• период времени нахождения в укрытом состоянии;
• периодичность времени подачи свежей воды;
• нормативные показатели температуры воды в бассейне.

На размеры коллектора влияние оказывают потери тепла, связанные с эксплуатацией бассейна. Если избежать потерь от разбрызгивания довольно трудно, то уменьшить габариты при сохранении эффективности помогут следующие рекомендации.

• Много тепла уходит в процессе поверхностного естественного испарения. Уменьшить его поможет организация защиты бассейна от ветра.
• Испарение в ночное время выше, чем в дневное. Поэтому рекомендуется в это время накрывать бассейн теплоизоляционным материалом. Утром скопившийся на внутренней поверхности конденсат следует убирать без попадания обратно в бассейн.
• Уменьшить потери тепла через грунт для сборного бассейна на даче можно путем прокладывания теплоизоляционных матов.

Обзор цен

Цены на солнечные приборы напрямую зависят в большинстве от стран производителей и брендов. Основными производителями коллекторов считаются Европа, Китай и Россия. Качественные коллекторы плоского типа из Европы будут в разы дороже, чем китайские вакуумные коллекторы.

В отношении ценовой политики, российские устройства и китайские коллекторы будут ощутимо дешевле, чем европейские. Бренды Европы представляют плоские устройства с высоким качеством и с максимальной эффективностью для данного типа.

Российские плоские коллекторы ощутимо ниже качеством европейских. Однако, лучшие российские почти сравнимы с европейскими по показателям. В то же время худшие, можно сравнить с дешёвыми китайскими.

Лучшие китайские коллекторы плоского типа сравнимы с русскими. Выпускаемые же без бренда коллекторы, малоэффективны. В производстве вакуумных устройств китайцы довольно преуспели.

Приблизительные цены начинаются от 350 долларов и доходят до 2000 долларов и выше.

Экономить на коллекторе не стоит. Так как, покупка дешёвого прибора может сказаться на меньшем сроке гарантии и низком периоде эксплуатации. К тому же КПД применения плоского прибора в холодном климате в разы ниже, чем вакуумного.

Выводы и полезное видео по теме

Подробное, детальное описание вакуумной трубки, принципа ее работы и особенностей функционирования солнечного коллектора в целом. Автор рассказывает о некоторых интересных нюансах и показывает, что установка может стать реальной альтернативой газовому котлу.

Интересная информация о работе солнечного коллектора в зимний период времени.

Как правильно смонтировать вакуумный солнечный коллектор своими руками в домашних условиях. Все нюансы процесса, рекомендации и полезные советы.

Зная базовый принцип работы трубчатого вакуумного солнечного коллектора, можно собрать агрегат собственноручно. Установка будет полностью соответствовать личным индивидуальным требованиям и нуждам.

Это не слишком трудное занятие, однако оно требует повышенного внимания, скрупулезности и определенных навыков, иначе риск повредить целостность колбы и нарушить ее герметичность значительно возрастает.