Солнечная труба своими руками

Изготовление солнечных коллекторов своими руками

Солнечные коллекторы (водонагреватели) широко применяются для нагрева воды и отопления домов за счет энергии солнца, причем не только в летний период, а на протяжении всего года. В данном разделе вы узнаете, как сделать солнечный коллектор (водонагреватель) своими руками из подручных материалов и минимальными затратами.

Делаем солнечный коллектор из старой оконной рамы

Многие из нас уже давно сменили старые деревянные окна на металлопластиковые. И такая замена, в большей степени связанна не с экстерьером, а с сохранением тепла в наших квартирах. Старые оконные рамы вместе со стеклами, мы за ненадобностью просто выбрасывали на мусорник. Хотя с другой стороны, оконная рама (которая открывается книжкой) нам может еще сослужить хорошую службу в качестве солнечного коллектора (водонагревателя).

Базовые схемы подключения солнечных коллекторов

Эффективность работы солнечного коллектора зависит не только от материалов, из которых он изготовлен, но и от того, насколько правильно он установлен и смонтирован. Схема подключения во многом зависит от требований, предъявляемых к солнечному коллектору. Поскольку вариаций подключения великое множество, приведу лишь основные, базовые схемы.

Как сделать солнечный коллектор из пластиковых бутылок

В период летней жары, наибольшим спросом среди населения пользуется минеральная вода, напитки, соки и т.д. Однако, сами того не замечая, мы увеличиваем количество мусора на планете, выкидывая использованные пластиковые бутылки и тетра паки в мусорный бак. С другой стороны, данный "мусор" можно использовать с пользой для себя, т.е. сделать солнечный коллектор из пластиковых бутылок. Таким образом, мы получим бесплатную горячую воду, потратив на это минимум средств, и сделаем нашу планету чуточку чище.

Солнечный коллектор из старого холодильника своими руками

Для получения горячей воды при помощи энергии солнца, можно собрать своими руками простенький солнечный коллектор из материалов, которые вполне можно найти на своем хоз. дворе. При этом затраты на изготовление будут весьма мизерные. В качестве теплообменника (основы солнечного коллектора), будем использовать конденсатор от старого холодильника (решетка, которая крепится с тыльной стороны холодильника).

Вакуумный солнечный коллектор своими руками

Сегодня вакуумные солнечные коллекторы можно встретить преимущественно в отоплении и горячем водоснабжении. Такие приборы по принципу работы напоминают обычные панельные конструкции – у тех и других изолированный корпус, сверху накрытый стеклом.Вакуумный солнечный коллектор своими рукамиОсновным отличием можно считать способ преобразования солнечной энергии – этот процесс происходит в стеклянных трубах с созданным внутри вакуумом.

Собственно, именно поэтому такую конструкцию называют вакуумной. В каждой трубке имеется тепловой канал, выполненный в виде медного патрубка, наполненного теплоносителем.

Для соединения трубок используются отдельные стыковочные элементы.Вакуумный солнечный коллектор с тепловыми трубкамиИменно эти особенности конструкции и предопределяют основные преимущества вакуумных коллекторов. Да, такие системы очень сложные, за ними нужен особый уход, а ввиду высокой стоимости многим такие коллекторы попросту не по карману. Но высокая производительность с лихвой окупает все эти недостатки – панельные коллекторы, как известно, способны работать лишь в летнее время, а вакуумные используются даже зимой.Основное достоинство таких систем – практически полное отсутствие теплопотерь, ведь что может быть лучшим изолятором, чем вакуум?Благодаря минимальным теплопотерям вакуумные коллекторы успешно используются в системах ГВС и для отопления домаК другим преимуществам можно отнести следующее:

Конструкцию гелиосистемы можно устанавливать под углом, не превышающим 20°. Более того, ее поверхность следует периодически очищать от грязи и снега.В конструкции коллекторов используются два типа стеклянных трубок:

Ознакомимся подробнее с каждым из них.

Трубка коаксиальная

Это своего рода термос, который состоит из двойной колбы. Наружная колба покрывается специальным веществом, поглощающим тепло. Между двумя трубками создается вакуум.

Это позволило добиться того, что тепло при работе передается непосредственно от стеклянных колб.Обратите внимание! В вакуумных коллекторах используется специальное стекло, изготовленное из боросиликатов.

Такой материал пропускает большее количество солнечной энергии.Внутри каждой трубки находится еще одна – медная (ее заполняют эфирной жидкостью). При повышении температуры эта жидкость испаряется, передает накопленное тепло и стекает обратно в виде конденсата. Далее цикл повторяется снова и снова.

Трубка перьевая

Такого рода трубки состоят из одностенной колбы. К слову, по толщине стенок они существенно превышают коаксиальные аналоги. Медная трубка усиливается специальной гофрированной пластиной, обработанной влагопоглощающим веществом. Выходит, что воздух в данном случае выкачивается из всего теплового канала.Такие каналы, к слову, тоже бывают разными:

Каналы типа «Хит пайп»

Теплообмен в вакуумном солнечном коллекторе типа “Heat Pipe”Другое их название – тепловые трубы. Они работают следующим образом: эфирная жидкость в закрытых трубах при повышении температуры поднимается вверх по каналу, после чего конденсируется там в специально оборудованном теплосборнике.

В последнем жидкость передает тепловую энергию и опускается вниз по трубке. Из теплосборника тепло передается дальше в систему при помощи циркулирующего теплоносителя.Коаксиальная вакуумная трубка heat-pipe с 2-трубным manifold'омХарактерно, что металлические трубки здесь могут быть не только медными, но и алюминиевыми.

Прямоточные каналы

В каждом из таких каналов в стеклянной трубке находятся сразу два металлических патрубка. По одному из них жидкость попадает в колбу, нагревается там и выходит по второму.

Солнечная батарея своими руками плёнка EVA

Сооружаем вакуумный солнечный коллектор своими руками

В принципе, вакуумную гелиостанцию можно сделать и своими руками, но это крайне сложная и ответственная работа, ведь вам нужно не только создать вакуум в каждой из трубок, но и грамотно впаять абсорбер. Для всего этого требуется и специализированное оборудование, и соответствующие знания. Более того, во время монтажа следует соблюдать целый ряд условий.

  1. Выбор правильного места установки (обязательно с юга), устранение всего, что может создавать тень.Обеспечение движения теплоносителя исключительно снизу вверх.Предотвращение перегрева коллектора – это выведет из строя всю систему.

Словом, вакуумная гелиостанция – это крайне сложная система, которую лучше приобретать уже в готовом виде. Действительно, можно ли создать самодельную модель такого устройства, если заводов, выпускающих такого рода продукцию, в мире не более двух десятков?

Именно по этой причине в нашем случае можно говорить лишь о самостоятельной сборке конструкции из заводских колб.Но и тут есть проблема. Для правильной установки нужно иметь слесарские навыки, чтобы не нарушить герметичность труб. Поэтому намного проще купить готовое, пусть и дорогое изделие, чем собрать самому и каждый раз, включая его, опасаться поломок.

Как собрать воздушный коллектор

Если же вы решились провести сборку гелиосистемы своими руками, для начала позаботьтесь обо всех необходимых инструментах.

Что потребуется в работе

2. Разводной, трубный и торцевой ключи.3. Сварка для пластиковых труб.После приобретения, останется только свести все детали в единое целое.

Создание абсорбера

Когда создается солнечный коллектор своими руками, самым сложным в этом трудоемком процессе будет изготовление абсорбера. Некоторые Кулибины предлагают использовать для этого змеевик с холодильника. В этом случае его нужно тщательно промыть (желательно ни один раз) и высушить перед началом монтажа. Когда его нет, то процесс его создания может выглядеть так:

  1. Необходимо сварить медный абсорбер.
    • сначала изготавливается его каркас из двух медных труб, диаметром 22 миллиметра. С одной стороны каждой из труб необходимо установить заглушку и штуцер, с другой – две резьбы.теперь нужно сделать в трубах симметричные дырки (9,5 мм в диаметре) на расстоянии 8 – 10 сантиметроввставить неглубоко в отверстия медные трубки толщиной 0,2 см, запаять щели.
  2. Эту важнейшую часть системы стоит опрессовать – пропустить через нее воду и убедиться, что в местах стыков ничего не протекает.Теперь необходимо под змеевик сделать этакую подложку. Идеальный материал – медь. Листы из этого материала нужно сварить между собой, а затем приварить к змеевику. Многие рекомендуют выкрасить конструкцию в черный цвет, что несколько повысит КПД устройства. Если есть время, краска и желание, приступать к процессу окрашивания можно сразу же, как остынут места сварки. На фото видно, как может выглядеть абсолютно готовый абсорбер.

Корпус коллектора

По размерам абсорбера нужно сбить неглубокий ящик без верха. Для крепости прикрутить уголки. Высоты стенок достаточно . А затем

  1. В готовый короб нужно уложить рулонный утеплитель, например, 5-сантиметровый изовер.Теперь нужен слой тепло отражателя. Его наличие еще одна возможность повышения КПД солнечного коллектора. Тепло от солнечной энергии не будет уходить вниз, а только оставаться в системе.Короб нужно закрыть стеклом, а места стыков с коробом запенить или замазать каким-нибудь клеем.

Второй этап создания солнечного коллектора своими руками завершен.

Монтаж все системы

Осталось только соединить коллектор с баком посредством труб. Бак для этих целей подойдет любой, главное, чтобы он был целым. Трубы тоже все равно, какие будут.

Нужно соединить их с баком и вынести конструкцию на солнце.Для того, чтобы получить большое количество солнечной энергии на протяжении максимального времени обычно коллектор наклоняют. Устанавливают сооружение где-нибудь на крыше.Нужно будет ввести в помещения трубы от солнечного коллектора, сделанного своими руками и соединить с водоподающей системой или с трубами отопления.

Второй вариант, скорее всего, потребует наличие больших коллекторов на крыше для каждой отдельной комнаты.В южных регионах России, где солнце круглый год, наслаждаться благом цивилизации, использующем древнейший вид энергии, можно даже зимой (хотя, конечно, лучше иметь еще и другой источник подачи тепла и горячей воды). В более северных районах такая система будет оправдана только весной и летом.

Видео - Принцип работы солнечного коллектора в зимний период

Свежие публикации

Как сделать солнечный коллектор своими руками

Активное внедрение альтернативных источников тепловой энергии способствует минимизации затрат связанных с производством и распространением данного типа ресурсов. Ввиду чего все большей популярностью среди потребителей пользуются такие устройства как тепловые насосы, ветрогенераторы, солнечные коллекторы.

Учитывая, что стоимость представленных устройств на сегодняшний день достаточно высока и не позволяет использовать альтернативные приборы повсеместно, целесообразно рассмотреть методику их самостоятельного изготовления. Так, к примеру, без особых сложностей может быть сооружен солнечный коллектор своими руками. Этот прибор представляет собой элемент климатической техники, применяющийся для производства горячей воды с целью использования в отопительных и водоподающих системах. Причем отличительной особенностью солнечного коллектора является возможность внедрения в производственный цикл бесплатных, возобновляемых ресурсов природы, что делает применение установки не только экономически выгодным, но и перспективным с экологической точки зрения мероприятием (отсутствуют процессы сгорания).  Вдобавок ко всему солнечные коллекторы позволяют извлекать солнечную энергию не только при активном излучении, но даже в пасмурную погоду, что делает применение коллекторов актуальным даже в период межсезонья. Принцип работы солнечного коллектора заключается в том, что при нагреве воды ее плотность изменяется и субстанция перемещается к верхним точкам, одновременно выталкивая более холодные пласты воды для последующего нагрева. Причем, благодаря указанному термосифонному эффекту работоспособность коллекторной схемы может быть достигнута без применения дополнительного насосного оборудования. 

Конструкция солнечного коллектора частного производства

Перед тем как описывать процесс самостоятельного сооружения солнечного коллектора желательно ознакомиться с конструкцией данного климатического устройства. Такой коллектор включает в свой состав следующие элементы:

Для удобства изготовления и монтажа радиатор солнечного коллектора помещается в деревянный короб, лицевая поверхность которого остекляется. Сам радиатор (теплообменник) представляет собой систему труб сваренных между собой. То есть из более толстых труб (обычно дюймовых) изготавливаются подводящие и отводящие магистрали, а затем с помощью более тонких изделий осуществляют параллельное соединение магистралей. 

Как изготавливается солнечный коллектор

Конечно же, перед тем как произвести сооружение альтернативного источника тепловой энергии потребуется произвести расчет солнечного коллектора, но для домашнего применения эта операция может быть исключена, а вся методика будет базироваться на ориентировочных показателях. Поэтому предлагаем вашему вниманию особенности сборки солнечного коллектора для получения горячей воды в домашних условиях. 

Изготовление радиатора (теплообменника)

Для того чтобы изготовить основу коллектора – теплообменник следует  запастись двумя видами труб: 

  1.  Однодюймовые ( 2 шт по 700 мм); Полудюймовые, тонкостенные (15 шт по 1600 мм).

Затем в более толстых трубах, выступающих в качестве подводящего и отводящего элемента просверливаются отверстия для перпендикулярного подсоединения элементов решетки (более тонких труб). Отверстия располагаются соосно по одной стороне трубы с шагом 40 – 45 мм.

После сопоставления полученных отверстий с тонкими трубами конструкция сваривается в единую герметичную систему. Отдельное внимание следует уделить изготовлению короба теплообменника. Обычно он сооружается из деревянных планок, но в принципе может быть изготовлен из любых типов материалов.  Так, для стенок короба могут быть использованы доски шириной 120мм и толщиной около 30 мм, а для сооружения его днища – фанера или текстолит с дополнительными ребрами жесткости. Далее днище короба подвергается качественному теплоизолированию, для чего оно покрывается слоем пенопласта или  минеральной ваты, а после накрывается листом оцинковки, какой надежно фиксируется.Впоследствии на лист оцинкованного железа устанавливается теплообменник и фиксируется к основанию короба с помощью стальных хомутов или металлических полосок. Следует отметить, что для улучшения термопреобразовательного эффекта трубы теплообменника и само днище основания короба рекомендуется окрасить в черный цвет, а внешние элементы конструкции в светлые тона (для уменьшения тепловых потерь). На финальном этапе сооружения коллектора производят установку покровного стекла, какое монтируется непосредственно к стенкам короба и качественно герметизируется. Выполняя указанную процедуру желательно придерживаться такого условия, чтобы расстояние между металлическими трубами радиатора и самим стеклом составляло около 12 мм. 

Сооружение накопителя

В качестве теплового накопителя в системе солнечного коллектора может выступать любой герметичный резервуар с объемом 150 – 400 литров, либо же несколько соединенных между собой резервуаров меньшей вместительности. Безусловно, как и коллектор, накопитель нуждается в качественном теплоизолировании, для чего он располагается в заранее подготовленном фанерном коробе, а межстеночные расстояния устройства заполняются любым теплоизолирующим составом (пенопласт, минвата, опилки).  

Изготовление аванкамеры

Учитывая основную задачу аванкамеры – создавать в гидросистеме солнечного коллектора избыточное давление, следует отметить, что ее изготовление должно предусматривать установку дополнительного оборудования. Так, в качестве аванкамер могут применяться любые герметичные сосуды с объемом до 40 литров (к примеру, молочный бидон), оснащаемые водоподающим устройством в виде шар-крана, применяемого в смывных бачках. 

Как собрать солнечный коллектор, изготовленный своими руками

После того как все конструктивные элементы солнечного коллектора подготовлены приступают к процессу его сборки. Для чего вначале рекомендуют смонтировать накопитель и аванкамеру (обычно располагаются на чердаке), причем выполняют это таким образом, чтобы уровень жидкости в накопителе располагался ниже уровня воды в аванкамере как минимум на 0,8 метра.

Вдобавок обязательно следует принимать во внимание надежность перекрытий сооружения, что обусловлено большой массой воды, собираемой в данных устройствах. На последующем этапе размещают на крыше строения сами коллекторы. Предпочтительным местом монтажа для них считается южная часть сооружения, а их расположение к горизонту должно выбираться из условия наклона 35 – 45 градусов.

Обязательным условием расположения теплообменника является его удаление от накопителя по высоте на 0,7 метра (то есть коллектор должен быть ниже накопителя, а накопитель ниже аванкамеры). Далее производится гидравлическое соединение основных элементов коллектора с подключением к существующей водопроводной сети. При выполнении этой операции должны использоваться специальные фитинги, переходники, сгоны, устройства запорной арматуры. Вдобавок следует учесть, что высоконапорные участки системы должны подключаться с помощью полудюймовых труб, а низконапорные сети – с применением дюймовых изделий. 

Рекомендации по изготовлению и монтажу солнечного коллектора, сделанного своими руками

Для того, чтобы эксплуатационные и потребительские характеристики изготовленного солнечного коллектора удовлетворяли заявленным параметрам при его сооружении следует придерживаться ряда рекомендаций:

Пуско-наладочные работы солнечного коллектора

После окончательного монтажа приступают к вводу устройства в эксплуатацию, для чего реализуют последовательные операции:

  1. Заполняют установку водой через дренажные отверстия в нижней части радиаторов (до тех пор, пока из дренажной трубы аванкамеры не польётся водный состав);Подсоединяют аванкамеру к системе ХВС и регулируют уровень рабочей жидкости;Проверяют устройства на герметичность и переходят к эксплуатации климатической установки.

Изготовленный таким образом солнечный коллектор, позволит получить существенную экономию энергоресурсов и повысить уровень комфорта в сооружении. 

  1. Уложите на дно слой теплоизолятора, толщина полотна которого не менее 3 см.Проклейте по всему периметру уплотнительную резину.Возьмите оцинкованный стальной лист по размеру оконной рамы.Покрасьте его в черный цвет матовой краской.Сверху теплоизоляционного материала уложите этот лист - он и будет притягивать солнечную энергию.Купите пластиковую, ПЭ или медную трубу сечением в 1/2 дюйма.Уложите ее по поверхности листа спиралью или «змейкой».Закрепите трубу хомутами.Стяните его винтами, чтобы обеспечить качественную фиксацию и монолитность конструкции.

    Важно! Устанавливайте такой коллектор под углом в 15 градусов летом и вертикально зимой или осенью.                                                                                                                                                                  

Способ 3. Коллектор из пластиковых бутылок

Еще один достаточно простой вариант конструкции, себестоимость которого невысокая. Главное его преимущество заключается в том, что даже во время восхода и заката солнца происходит извлечение энергии, причем лучи проникают практически под углом в 90 градусов внутрь бутылок.                                                                                        Набор материалов для такого солнечного коллектора отличается доступностью:

  1. Промойте их и удалите этикетки.Сделайте шаблон из картона, свернув 30-ти сантиметровый лист в трубу, надев его на бутылку.Отрежьте дно бутылки по линии картона.Промойте все тетра-паки.Тщательно промойте их, чтобы удалить все остатки жидкости и исключить в дальнейшем неприятный запах гниения.Покрасьте их в черный цвет, используя матовую краску.Покрасьте трубы также в черный цвет.Дождитесь полного высыхания всех деталей.Наденьте первую бутылку горлышком вперед на бутылку.Наденьте следом тетра-пак узкой частью вперед.Вставьте его в бутылку до упора.Повторите процедуру с количеством бутылок до 5 штук при длине трубы в 105 см.Установите трубы на металлическую либо деревянную опору.

    Важно! При размещении накопительного бака, выберите место на 30-50 см выше самого коллектора. Принудительной циркуляции в этой конструкции не требуется, так как вода, нагреваясь, будет естественным образом подниматься вверх, а холодная спускаться с коллектор. Если нужно максимально долго удерживать температуру воды в накопительном резервуаре, утеплите его. Бутылки желательно менять не реже, чем 1 раз в 5 лет, так как со временем снижается их светопроницаемость.                                                                     

Способ 4. Коллектор из старого холодильника

Старый холодильник, вышедший из строя, также может пригодиться. Из него используется для солнечного коллектора конденсатор, который и сократит время на сборку теплообменника.

Единственный нюанс в том, что, так как в нем до сих пор циркулировал фреон и масло, желательно использовать такую воду исключительно для технических нужд, но не как питьевую.Важно! Кроме конденсатора из холодильника в этой системе также можно использовать радиатор автомобиля. В этом случае эффективность работы устройства будет выше.                                                             Дополнительные материалы, которые потребуются для этого вида коллектора - это:

  1. Вытащите их холодильника заднюю решетку-конденсатор.Измерьте ее.Подготовьте бруски нужного размера на основе проведенных замеров.Соберите корпус из подготовленных деталей.Уложите на дно корпуса лист фольги, чтобы обеспечить также нагрев теплообменника с тыльной стороны.Оклейте все щели по периметру рамы скотчем.Прибейте брусья с тыльной стороны коллектора, чтобы надежно зафиксировать теплообменник.Сделайте пазы в каркасе для вывода труб.Верхнюю трубку теплообменника загните вверх, чтобы обеспечить эффективную естественную циркуляцию.

    Важно! Если трубку конденсатора не загибать, то потребуется насос для принудительной циркуляции. В этом случае подойдет даже аквариумный насос, а накопительный бак можно будет установить в любом месте. В случае естественного движения жидкости при нагревании, накопительный бак разместите выше коллектора.       

    Для закрепления конденсатора внутри используйте держатели от холодильника.Внизу на раме вкрутите 2-3 шурупа, которые будут удерживать стекло от сползания.Накройте всю конструкцию стеклом.Загерметизируйте по всему периметру скотчем.

Важно! Эффективность такого коллектора вы можете заранее просчитать на основе уже проведенных испытаний. Полученные данные при тестировании системы при температуре 25С соответствовали:

Способ 5. Коллектор из полипропилена

Данная конструкция из полипропилена - это солнечная плоская батарея с размерами 2400*550 мм. Такие параметры выбраны с учетом особенностей размещения - между стропилами на чердаке.

Эффективность прибора достаточно высока, так как каждый квадратный сантиметр попадает под прямой контакт с водой. Еще одно достоинство этого варианта в том, что вы сможете самостоятельно определить подходящие параметры и менять по мере необходимости.Важно! Чтобы убедиться, насколько целесообразно тратить время и деньги на сборку такого солнечного коллектора, ознакомьтесь с данными тестирования:

  1. Просверлите отверстия в заглушках диаметром, подходящим под наконечники труб.В трубе сделайте пропил циркулярной пилой, чтобы вставить в него листовой полипропилен - ширина пропила идентична ширине листа.Соберите конструкцию и убедитесь в ее надежности и плотном прилегании всех деталей.

    Важно! Продолжайте работу только в том случае, если отсутствуют дефекты.                                           

    Обезжирьте все поверхности, которые будут стыковаться, используя ацетон.Наносите последовательно клей и сразу соединяйте нужные элементы, так как высыхает он очень быстро.Промажьте все углы клеем.Сделайте техническую паузу в 24 часа, чтобы клеевой состав полностью отвердел.Присоедините коллектор к водопроводу садовым шлангом.Проверьте герметичность конструкции.

    Важно! Если обнаружили утечки, просушите эти места, обезжирьте и заклейте.                                            

    Возьмите лист фанеры и обрежьте его под нужный размер, исходя из параметров коллектора - это будет основание прибора.

    Важно! Учтите, что особенности установки этой конструкции не предполагают наличие привычного корпуса. Рамой послужат сами стропила.

    Просверлите отверстия для вывода отводов.В месте установки коллектора подстелите лист пенопласта толщиной 2 см, чтобы предотвратить утечку тепла с обратной стороны.Поверхность коллектора покрасьте в черный матовый цвет.Установите готовый прибор в выбранное место.

    Важно! Учтите, что устанавливать этот солнечный коллектор необходимо обязательно под углом, а накопительный бак - выше самого прибора. После заполнения водой, убедитесь, что весь воздух из системы вышел - отсутствуют пузырьки внутри. В противном случае эффективность будет намного ниже.

Заключение

Сборка солнечного коллектора своими руками - это не очень сложная работа, которая вполне под силу любому домашнему мастеру. Но, чтобы получить действительно качественный результат, который позволит своевременно получать горячую воду в нужном объеме и оформить отопление в доме с минимальными денежными затратами на обслуживание, потребуется не только это. Обязательно заранее выберите подходящую схему монтажа, исходя из личных нужд. Это может быть работа коллектора на:

В зависимости от выбранной схемы будет меняться и количество необходимых дополнительных расходных материалов и оборудования, а также и масштаб требуемой площади под сам коллектор, что также немаловажно. Учтите заранее все нюансы, и вы обязательно оцените, насколько это выгодное решение, тратить энергию солнца в личных целях.

Солнечный коллектор своими руками

Рекомендуем почитать