Солнечные водонагреватели своими руками: Самодельный солнечный коллектор для нагрева воды: 17 фото изготовления

Как сделать солнечный водонагреватель

Отличная самоделка для дачи, которая в хороший летний день будет обеспечивать вас горячей водой, нагретой абсолютно бесплатной солнечной энергией. Горячая вода может пригодиться чтобы помыть посуду, руки и для других нужд. Солнечный водонагреватель прост в изготовлении, не требует строгого использования определенным материалов, все при желании или нехватке можно заменить.

Изготовление солнечного водонагревателя

По ходу описания изготовления я буду предлагать альтернативные варианты замены материалов, так как некоторые из них возможно вам не удасться найти.
Итак, начнем с того, что необходимо выпилить квадрат из толстой фанеры любой марки будь то ДСП, ДВП, ОСП и т.п.

Размер стороны квадрата примерно 60 см.

Далее из тонкого листа нержавеющей стали вырезаем квадрат равный квадрату из фанеры. Это будет отражатель солнечной энергии.

Если тонкой нержавейки у вас нет, но возьмите обычную алюминиевую фольгу и обклейте ей квадрат из фанеры.
Я же беру лист нержавейки, кладу его поверх квадрата фанеры. По периметру прикладываю деревянные рейки и фиксирую это всё мелкими гвоздями.

Теперь мне понадобится медная трубка длиной 5-6 м. Чем тоньше ее стенки, тем лучше. Металл трубки может быть и алюминий. Сворачиваем ее в один слой, но чтобы габариты круга скрутки не выходили за габариты квадрата фанеры.

Аэрозольной краской из баллончика черного цвета красим трубку. Сначала одну сторону, затем как высохнет — другую.

Из П-образного алюминиевого профиля делаем корпус-контур по периметру квадрата.

Сверлим отверстие в центре. Так же из рейки прибиваем четыре ограничителя для медного змеевика.

Устанавливаем медный змеевик. На начало завитушки одеваем силиконовую трубку. И пропускаем ее в отверстие в центре.

Другой конец медной трубки выходи сбоку.
Вырезаем стекло по размерам квадрата из фанеры. Тут лучше использовать оргстекло или плексиглас, так как они хорошо пропускают инфракрасные лучи.

Солнечная панель почти готова.

Из стального квадратного профиля делаем стойку.

Прямоугольник с напаянным прямоугольником сверху.

Привариваем полукруглые прутья, которые будут удерживать бутыль с водой.

Теперь берем 20 литровый бутыль. В крышке проделываем отверстие под кран.

Сажаем кран на герметик.

Устанавливаем бутыль на стойку.

Сверху так же на герметик вклеиваем горлышко от ненужной бутылки, чтобы можно было без проблем доливать воду в резервуар.

С боку вклеиваем трубку.

И снизу вклеиваем трубку. Это нужно делать для лучшей циркуляции.

Устанавливаем в наклон солнечную панель.

Подключаем боковую трубку солнечного коллектора к боковой трубке бутыля.

А центральную от коллектора — к низу бутыля.

Водонагреватель работающий от солнца готов. Наливаем воду.

И ждем пока солнце нагреет воду. Все происходит автономно.

Через пару часов сливаем для пробы.

Градусник зашкалило на 50 градусах. Вода нагрелась где-то до 75-80 градусов Цельсия.

Результат отличный.

Вода циркулирует в системе сама: холодная забирается снизу бутыля, проходит через медные завитки и вытекает обратно в бутылку.
Это отличная демонстрация применения бесплатной солнечной энергии.

Смотрите видео

Солнечный водонагреватель своими руками: как изготовить самодельную установку

На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце. Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений. Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.

Содержание

1. Сфера использования
2. Разновидности солнечных коллекторов
3. Устройство и принцип действия
4. Самостоятельное производство из подручных средств
5. Особенности установки

Сфера использования

Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

К достоинствам системы можно отнести:

• большая надёжность;
• простая и понятная конструкция;
• довольно большой срок службы;
• простота монтажа;
• маленький вес;
• автономность работы;
• эффективность в эксплуатации;
• не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
• экономия на газе и электричестве.

Недостатками такой системы являются:

• высокая цена при покупке заводского оборудования;
• коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
• зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
• несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
• необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

Разновидности солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:

• низкотемпературные — работают при 50 градусах;
• среднетемпературные — температурный диапазон 80−90 градусов;
• высокотемпературные — способны доводить теплоноситель до состояния кипения.

Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.

Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:

• вакуумные устройства;
• плоские водонагреватели;
• гелиоконцентраторы.

Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.

Во внутренней трубке находится медный контур, в котором циркулирует теплоноситель — низкокипящий фреон, нагревающий конструкцию вакуумного гелиоколлектора.

Процесс нагревания реализуется благодаря испарению технологической жидкости и передачи тепла рабочей жидкости, которая находится в главном контуре. Как правило, для этих целей используется антифриз.

Такая система может обеспечить работу при температуре до 50 градусов. Самостоятельно построить эту конструкцию достаточно сложно. В связи с этим самодельных устройств подобного типа существует очень мало.

Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.

Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала. Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры. Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.

Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.

Устройство и принцип действия

Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева — абсорбер. Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении. Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.

Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами, а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.

Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

Принцип работы следующий:

1. 1. Нагретый антифриз от солнечных лучей движется по трубкам и через ветку отбора попадает в аккумулирующую ёмкость.
2. 2. Когда жидкость движется по теплообменнику, она передаёт тепло воде.
3. 3. После охлаждения антифриз снова попадает в нижнюю часть контура для повторного нагрева.
4. 4. Горячая вода поднимается в верхнюю часть ёмкости и отбирается для использования в различных направлениях (отопление дома, горячее водоснабжение и тому подобное). В ёмкости теплообмена пополнение количества воды происходит за счёт подключённого водопровода.
5. 5. Если система используется для отопления дома, то для движения воды в замкнутом контуре применяется циркуляционный насос.

Современные технологии позволяют использовать нагретый теплоноситель даже после того, как солнце скроется за тучами. Происходит это благодаря постоянному движению теплоносителя и наличию теплоаккумулирующей ёмкости.

Самостоятельное производство из подручных средств

Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов. Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок. Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.

Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева. Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель. Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.

С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора. Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус. Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.

Использование старого радиатора — ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины. Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время. Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.

Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.

Особенности установки

Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня. Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.

Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий. Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.

Еще один миф о солнечной энергии

Зак Веттер участвовал в написании этой статьи, первоначально опубликованной в журнале Home Energy . Он перепечатывается с разрешения.

В далёком 1978 году я установил свою первую солнечную систему нагрева воды. Я продолжал работать с солнечными батареями, устанавливая новые системы до тех пор, пока в 1986 году не истек срок действия налоговых льгот, и после этого я поддерживал почти все местные системы в рабочем состоянии в течение многих лет после этого. Для меня стало до боли очевидным, что простота необходима для прочности и долговечности любой солнечной тепловой системы. Сложные системы просто умирают молодыми. В то время святым граалем солнечной энергетики было создание системы стоимостью 1000 долларов, чего никому так и не удалось сделать. В наши дни вы рассчитываете заплатить от 6 000 до 10 000 долларов за установленную солнечную систему горячего водоснабжения.

Мой друг Мартин Холладей опубликовал в марте 2012 года статью под названием «Солнечные термальные источники мертвы». Он вызвал много дискуссий по поводу этой статьи, включая некоторые разногласия, поэтому в декабре 2014 года он опубликовал еще одну статью под названием «Солнечные термальные источники действительно, действительно мертвы». Мартин изучил цены на солнечную тепловую энергию и сравнил их с использованием PV и водонагревателя с тепловым насосом для выполнения той же работы. После математических расчетов оказалось, что фотоэлектрические панели и тепловой насос превзошли солнечную тепловую энергию для нагрева воды.

Но часто ответ, который вы получаете, зависит от ваших предположений, и при разработке и создании этой системы мы решили бросить вызов некоторым из этих общепринятых предположений. Во-первых, водонагреватели с тепловым насосом достаточно новы, и мы не знаем, как долго они прослужат. С другой стороны, есть большие преимущества в установке системы, которая, хотя и не защищена от замерзания, не будет повреждена замерзанием. Это причины продолжать исследовать, как заставить работать простую солнечную тепловую энергию.

Проект

Входит Зак Веттер. Зак попросил меня помочь спроектировать и установить солнечную систему горячего водоснабжения для его дома недалеко от Кармеля, штат Калифорния. Это система, установленная на крыше здания, которая объединяет жилое пространство и магазин. Он поставил перед проектом простой набор целей:

• Значительно сократить или устранить потребность во внешней энергии для обеспечения желаемого количества горячей воды.
• Создайте систему, которая хорошо работает даже в далеких от идеальных условиях. Это означает, что даже в пасмурный день большая часть (или даже вся) потребность в горячей воде удовлетворяется за счет солнечной энергии, собранной и сохраненной в системе.
• Создайте систему, практически не требующую обслуживания.

Я никогда не работал с таким требовательным списком. При проектировании и строительстве традиционной солнечной тепловой системы используется множество предположений, и они были поставлены под сомнение целями Зака. Вот некоторые из предположений, на которых мы обычно работаем:

• Солнечная энергия может обеспечить в лучшем случае 75% нагрева воды.
• С защитой от замерзания солнечный комплекс.
• Перегрев — большая проблема для солнечных батарей.
• Установка гелиоустановки непроста.
• Солнечные тепловые системы нуждаются в ежегодном обслуживании.

Правила проектирования также включают предположения:

• Нам нужны наиболее эффективные коллекторы.
• Выбор системы для зимы приведет к перегреву летом.
• Параллельный трубопровод собирает наибольшее количество БТЕ.
• Резервуары для хранения не должны быть слишком большими, так как это создаст проблемы застоя.
• Защита от замерзания определяет конструкцию системы.

Очевидно, что цели Зака ​​не соответствовали стандартным предположениям. Но я рад, что он бросил вызов условностям, потому что в конечном итоге мы построили систему, которая стоит дешевле и работает лучше, чем любая известная мне гелио-тепловая система. Система стоит около 4000 долларов и обеспечивает 95% годовых потребностей семьи Зака ​​в горячей воде. Кто-то, умеющий работать руками, мог бы сделать ту же работу примерно за 3000 долларов, если бы построил свой собственный коллектор.

Коллекционеры

Ниже приводится мысль, которая привела нас к этому. Отсутствие эффективных коллекторов вынудило бы нас построить более сложную и дорогую систему для предотвращения замерзания и перегрева. Поэтому вместо этого мы использовали действительно неэффективные коллекторы! Это просто катушки полиэтиленовой трубки диаметром ¾ дюйма под акриловым остеклением (см. изображение №2 ниже).

В коллекторах нет изоляции, поэтому они не могут перегреваться и вряд ли будут повреждены при замерзании. Максимальная температура, которую мы измерили летом без потока воды, составляет 170 ° F в коллекторах, и они без проблем замерзали много раз. Этот тип коллектора тестировался в Сан-Хосе, штат Калифорния, в течение 16 лет, и никаких проблем не возникало. По сути, это коллекторы для бассейнов, модифицированные для производства горячей воды для бытовых нужд путем простого добавления стекла. Их коммерчески производит компания Gull Industries в Сан-Хосе, Калифорния.

Каждая катушка имеет площадь 26 квадратных футов. Еще одним преимуществом использования «неэффективных» коллекторов является то, что мы избавились от необходимости прокладки медных труб к ним и от них, заменив их трубками из PEX. С традиционными медными коллекторами, которые могут застаиваться на летнем солнце при температуре до 400°F, трубы PEX плавятся довольно быстро. Но мы смогли использовать полиэтиленовую трубу и PEX почти для всего, что еще больше упростило работу (см. изображение № 3 ниже). Мы намеренно увеличили размер системы, чтобы она могла выдерживать периоды без солнца и быстро восстанавливаться, когда солнце возвращается.

Танк

Танк был еще одним соображением. Как правило, с любым баком со стеклянным покрытием (почти все нагреватели резервуарного типа в Соединенных Штатах имеют стеклянную футеровку) необходимо ежедневно переворачивать объем резервуара, чтобы предотвратить проблемы с застоем и запахом. Оказывается, анод, который поставляется со всеми резервуарами со стеклянным покрытием, вырабатывает газообразный водород, который очень нравится некоторым бактериям. Мы обошли это, установив бак Marathon на 105 галлонов от Rheem (см. Изображение № 4 ниже). Это неметаллический резервуар, в котором не требуется анод, поэтому вода не стареет и не загрязняется из-за медленного оборота. Преимущество такого большого объема хранения заключается в том, что система может продолжать поставлять горячую воду в пасмурные дни.

Еще одним преимуществом бака Marathon является его изоляция. Он имеет 3 дюйма пены, и в литературе говорится, что он теряет всего 5 ° F за 24 часа. Наша регистрация данных показывает, что в нашей ситуации это больше похоже на 6–8 ° F, но все же неплохо. Изоляция была чем-то еще, с чем мы играли.

Изоляция труб редко бывает очень толстой, но снижение теплопотерь увеличивает реальную долю солнечной энергии и снижает количество необходимой резервной энергии. Поэтому мы решили удвоить изоляцию везде, где это возможно.

Труба PEX диаметром ¾ дюйма с двумя слоями изоляции и общей толщиной стенки 1½ дюйма. После установки выглядит как одна большая труба.

Солнечные водонагреватели обычно проектируются как системы с одним или двумя баками. Один бак лучше, если вы можете заставить его работать, так как меньше оборудования, от которого можно терять тепло. В наши дни это можно легко сделать только с помощью резервного электроснабжения. Итак, еще одна вещь, которую мы сделали, — это отсоединили нижний элемент в нашем единственном резервуаре и использовали только верхний элемент для резервного копирования. Это предотвращает конкуренцию электрического источника тепла с солнечным. Мы подключили его на 120 вольт, а не на 240, поэтому не нужно было ничего делать, кроме как просто подключить его. Нагрев при половинном напряжении занимает в 4 раза больше времени, но Зак хотел хорошо протестировать солнечную батарею. Система была установлена ​​в ноябре 2014 года, и он еще не использовал резервную копию!

Контроллер

Управление системой осуществляется с помощью стандартного солнечного контроллера Goldline GL-30 (см. Изображение №5 ниже). Он измеряет температуру на солнечном коллекторе и на дне бака. Он сравнивает их и, когда коллектор становится достаточно горячим, включает насос. Регулятор имеет настройки для точной настройки этой уставки. К счастью, нам не нужен контроль, защищающий от замерзания или перегрева.

Система была проста в установке. Если посмотреть только на время установки, то это заняло всего шесть человеко-часов, что очень быстро. В старые добрые времена быстрая установка — это три парня и один долгий день, или около 24 человеко-часов. Эта система вошла так быстро по нескольким причинам:

• Мы использовали трубы PEX и полиэтилен.
• Мы установили открытые соединения с помощью нажимных фитингов Sharkbite.
• Производитель коллектора поставил нам предварительно собранную станцию ​​управления.
• Коллекторы устанавливались на крышу одним центральным болтом.
• У нас был легкий доступ к нижней части крыши.
• Коллекторы достаточно гибкие и легкие.
• 105-галлонный бак легок и удобен в перемещении.

Производительность системы

До сих пор производительность была хорошей. Мы зарегистрировали данные в нескольких точках по всей системе, чтобы понять, как она работает.

Термин «солнечная доля» используется для обозначения того, какой процент горячей воды человека нагревается солнцем. Если все сделано правильно, определение доли солнечной энергии будет включать измерение общего потребления горячей воды и вычитание доли нагрева воды, не обеспечиваемой солнцем.

Вместо этого мы решили просто замечать, когда нагретая солнцем вода становится достаточно горячей, чтобы можно было принять душ. Если хранимая вода имеет температуру около 105 ° F, она подходит для душа. Когда мы говорим, что система производит 95% горячей воды означает, что Зак принимает душ приемлемой температуры в 95% случаев. Это быстрый, нематематический способ понять, как работает система в целом. Если бы мы провели точные измерения для определения солнечной доли, она, вероятно, была бы выше 95%. Но поскольку мы считаем температуру ниже 105°F неадекватной, мы не берем на себя ответственность за воду, которая недостаточно горячая, но определенно намного выше температуры грунтовых вод.

График на изображении №6 ниже показывает работу системы в первые дни весны, когда система вносит значительный вклад в обеспечение дома горячим водоснабжением.

График на изображении №7 показывает худшее состояние системы. Вертикальные желтые полосы представляют периоды солнечного света, а вертикальные синие полосы — ночное время. Между 21-м и 22-м вы даже увидите дождь! Но обратите внимание, как всего несколько часов зимнего солнца 23 числа повышают температуру в аквариуме почти на 20°F.

Два других графика, показанные на изображении №8, иллюстрируют разницу между декабрем и мартом. На этих графиках мы измерили выходные данные каждого коллектора, чтобы увидеть, обеспечивают ли все четыре полезную производительность. Выяснилось, что первые два коллектора собрали больше БТЕ, но вторые два коллектора подняли температуру выше, так что они действительно помогли, особенно в холодное время года.

Актуальность этой конструкции

Очевидно, что существуют ограничения на то, где можно успешно установить такую ​​систему. Если эти коллекторы покрыты снегом, они могут не работать должным образом, поэтому имеет смысл избегать мест, где температура остается ниже нуля в течение длительного периода времени. Но поскольку в этой системе нет металлических труб, она может выдерживать периодическое замерзание. И если налоговые льготы являются основным мотивом для установки солнечного горячего водоснабжения, эта система не подойдет, потому что она еще не сертифицирована Solar Rating and Certification Corporation. Тем не менее, эта система должна стоить меньше, чем большинство других систем, даже без налоговых льгот.

Совершенно очевидно, что свежий взгляд на нагрев воды с помощью солнечной энергии — это хорошо. Разумно подвергая сомнению старые идеи и используя новые материалы и оборудование, такие как бак Marathon, трубы PEX и полиэтиленовые коллекторы, Зак подтолкнул нас к тому, чтобы добиться большего, чем я считал возможным.

Ларри Вайнгартен вырос на полуострове Монтерей в Калифорнии и большую часть своей трудовой жизни работал не по найму. Он получил лицензию генерального подрядчика в 1982 году. Ларри писал статьи о водяном нагреве и энергии для различных отраслевых журналов; преподавал по этим темам для PG&E, California State Parks, Affordable Comfort и других; и недавно помог создать DVD по этим и связанным темам. В 2006 году он закончил строительство автономного дома; Разработанный, чтобы быть очень эффективным, удобным и недорогим, это был 13-й дом, который принял участие в конкурсе 1000 Home Challenge на создание сверхэффективных домов. Он любит кошек.

Зак Веттер участвовал в написании этой статьи. Он также вырос на побережье Монтерея и уже более десяти лет работает не по найму, ремонтируя компьютеры и обучая их работе. С 2008 года Зак знакомится с широким миром энергоэффективности, улучшая свою собственность. Солнечная система водоснабжения в этой статье была вдохновлена ​​​​посещением автономного дома Ларри, который продемонстрировал, насколько много возможно с солнечной энергией.

Солнечный водонагреватель своими руками | REUK.co.uk

Сборка собственной панели солнечного водонагревателя под силу любому, кто обладает базовыми навыками «сделай сам»/разнорабочего, и для этого не требуются специальные инструменты или оборудование. В этой статье мы рассмотрим создание простой, но эффективной и надежной солнечной панели для нагрева воды с использованием материалов, которые вы можете найти у местных строительных продавцов или в Интернете, и обычных бытовых инструментов.

В этой статье мы дадим обзор конструкции и конструкции солнечных водонагревательных панелей, сосредоточив внимание на составных частях и причинах их выбора.
(еще более простые конструкции временных солнечных водонагревательных панелей см. в наших статьях: Солнечное водонагревание для бассейнов или Простое солнечное водонагревание.)

Солнечные водонагревательные панели

Солнечная водонагревательная панель — это устройство, через которое вода (или жидкость) прокачивается, нагреваясь от солнца, проходя через панель. В некоторых панелях есть длинная труба, которая змеится сквозь панель вверх и вниз при движении слева направо ( A ), но для обсуждаемой здесь конструкции панели мы воспользуемся тем фактом, что горячая вода поднимается вверх (или холодная вода). вода падает), так что мы можем организовать трубопровод более прочным и эффективным способом ( B ).

Если бы мы просто выставили голые трубы на солнце, они бы нагрели проходящую через них воду, но много тепла отразилось бы и излучилось. Во избежание этого трубопровод должен быть помещен в изолированную коробку с прозрачной передней частью, чтобы солнечные лучи могли проходить через переднюю часть, и даже если свет отражается от трубопровода, его энергия все равно может поглощаться и удерживаться внутри. коробка. Подумайте о том, как нагревается салон автомобиля, когда он припаркован под прямыми солнечными лучами. Мы хотим, чтобы наши трубопроводы были окружены этим типом остаточного тепла, чтобы увеличить эффект нагрева воды, проходящей через трубы.

Вот и все; это все, что представляет собой основная солнечная панель для нагрева воды — несколько труб в изолированной стеклянной коробке.

Размеры солнечной панели

Принять решение о том, какого размера солнечную панель нужно сделать, непросто. Вместо того, чтобы выбирать произвольный размер, лучше позволить наличию необходимых составных частей определить размер для вас. Например, если вы можете бесплатно получить кусок закаленного стекла определенного размера, имеет смысл построить панель по размерам этого стекла.

Внутри панели будет поглощающая пластина из листового алюминия . Если у вас нет необходимых инструментов для безопасной/аккуратной резки алюминиевого листа, имеет смысл выбрать размеры панели, которые означают, что вам не нужно будет резать лист или листы алюминия. Точно так же вы в идеале хотите свести к минимуму отходы медной трубы , поэтому, если вы покупаете трубу длиной 2 метра, вы должны спроектировать свою панель с длинами 1 метр, 66 см или 50 см для нулевых отходов, а не 70 см, поскольку это было бы В результате из каждой трубы образуется 60 см отходов.

Выбор размера панели с учетом вашего местоположения, расхода горячей воды и размера бака — дело более хитрое. Гораздо проще установить несколько солнечных водонагревательных панелей , чем одну большую, потому что они становятся очень тяжелыми и трудными в монтаже по мере того, как становятся больше. Это также имеет то преимущество, что в холодные месяцы вы можете подключить несколько солнечных панелей серии — таким образом, нагретая вода от одной панели будет нагреваться от следующей и т. д. — а затем соединить их в параллельно в летние месяцы для максимальной эффективности. Если вы только начинаете, сделайте панель и посмотрите, как вы продвигаетесь.

Строительство корпуса солнечного коллектора

Трубопровод должен быть полностью заключен в изолированную коробку для максимальной эффективности. Пример такой коробки на фото выше. Это просто деревянная рама, привинченная к подложке из морской фанеры или любого другого прочного материала, который можно найти и который можно обработать или покрасить для защиты от дождя.

Обработайте или покрасьте всю древесину сейчас, пока все доступно и легко, а затем заполните все зазоры термостойким силиконовым герметиком , чтобы готовая коробка была воздухонепроницаемой (и, следовательно, сохраняла тепло). Hammerite производит хорошие долговечные продукты для покраски и обработки наружных деревянных поверхностей.

Короб теперь должен быть облицован изоляцией . Подойдет любой термостойкий утеплитель, но чем он дешевле, тем больше места займет и, следовательно, тем глубже короб нужно будет делать. Поэтому мы предлагаем вам использовать мультифольговый утеплитель , предназначенный для использования кровельщиками (укладывается под гидроизоляционную мембрану, которая, в свою очередь, находится под черепицей). Это обеспечивает отличные изоляционные качества, фольга очень хорошо отражает тепло обратно в панель, она очень тонкая и простая в использовании.

Пластина абсорбера

Чтобы увеличить поглощение солнечной энергии солнечным коллектором, трубопроводы должны быть закреплены на металлическом листе – лучше всего медь, но это будет дорого и тяжело, поэтому 9Обычно используется алюминий 0132 . Эта абсорбирующая пластина действует как радиатор, поглощая энергию солнечных лучей и затем отдавая ее воде, проходящей по трубопроводу, нагревая ее.

Пластина поглотителя не может быть слишком тонкой, иначе она будет гнуться и деформироваться при нагревании, и она не может быть слишком толстой, иначе она будет слишком тяжелой, дорогой и менее эффективной. Было обнаружено, что идеальная толщина составляет около 1,5 мм , что соответствует стандартной стандартизированной толщине металлического листа 16 SWG . Вам может быть трудно найти лист того же размера, что и ваша солнечная панель, но несколько маленьких листов можно использовать вместе.

Поглотительная пластина должна быть загрунтована и окрашена термостойкой черной краской с обеих сторон, чтобы максимизировать ее поглощение тепла и уменьшить ее отражательную способность.

Пластина амортизатора теперь должна быть установлена ​​в коробку. В идеале он не будет просто лежать прямо поверх изоляции, разрушая ее (и, следовательно, делая ее менее эффективной). Вместо этого устанавливайте его на кронштейны или на небольшие деревянные опоры, которые проходят сквозь изоляцию, чтобы при установке не было воздушного зазора между задней частью поглощающей пластины и изоляцией, но при этом изоляция не сжималась пластиной.

Трубопровод панели солнечного нагрева воды

Медная труба почти всегда используется в панелях солнечного нагрева воды. Медь очень хорошо передает тепло – подумайте об очень дорогих кастрюлях – она доступна у всех сантехников и строителей, и она относительно гибкая. Существует широкий ассортимент соединителей для всех размеров медных труб, которые при пайке образуют очень прочные и надежные соединения. Медная труба продается в упаковках прямых отрезков или в бухтах. Для этой конструкции солнечных панелей лучше использовать прямые длины, так как все они прямые.

Для горизонтальных труб вдоль верхней и нижней части трубопровода используйте трубу 22 мм, а для вертикальных труб используйте трубу 15 мм. Вам понадобится пара 22-мм торцевых упоров и достаточное количество переходников 22-15-22 мм (которые соединяют горизонтали с вертикалями), чтобы завершить панель нужного размера.

Отрежьте трубы нужной длины и соберите все вместе, чтобы получить правильный размер; затем вам нужно постоянно пропаивать все соединения. Смотрите наше руководство для получения подробной информации о Как паять медную трубу . Когда массив труб готов, загрунтуйте и покрасьте его термостойкой черной краской.

Массив медных труб должен быть надежно закреплен на пластине абсорбера. Трубопровод должен как можно больше соприкасаться с пластиной поглотителя, чтобы максимизировать теплопередачу и эффективность. Один из способов добиться этого — уложить массив труб на пластину абсорбера и просверлить небольшие отверстия в пластине по обе стороны от трубопровода примерно в 10–15 точках вокруг массива. Проденьте 15-20 см прочной неизолированной сплошной проволоки по трубе и через каждую пару отверстий и скрутите концы проволоки вместе на другой стороне.

Перед тем, как затянуть скрутки проводов настолько туго, насколько это возможно, нанесите теплоотводящий состав (также известный как термопаста ) на нижнюю часть всех трубопроводов. Когда вы сделаете окончательное затягивание проводов, решетка труб будет притянута к пластине поглотителя, а компаунд теплоотвода будет способствовать передаче тепла.

Стекло

После того, как вы очень тщательно проверили свою солнечную панель, чтобы убедиться в отсутствии утечек или других проблем, пришло время окончательно запечатать все это листом стекло . Хотя можно использовать прозрачный акрил или другие типы прозрачного пластика, эти материалы имеют тенденцию становиться молочными/туманными со временем, их трудно хорошо чистить, и они легко царапаются. Хотя стекло более дорогое и тяжелое, оно является лучшим вариантом для передней панели надежной солнечной панели для нагрева воды.

Как и в случае с поглотительной пластиной, очень важна толщина стекла. Тонкое стекло слабое и не выдержит собственного веса на большой панели, но пропускает много солнечного света с низкой отражательной способностью. Толстое стекло прочное, но тяжелое, и каждый дополнительный миллиметр толщины стекла увеличивает отражательную способность и, следовательно, уменьшает количество проникающего через него солнца. Идеальная толщина составляет около 4-5 мм .