Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми руками

Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми руками

При думці про гігантському термоядерному реакторі, болтающемся зовсім неподалік від нашої планети і абсолютно безкоштовно рассылающем у всі сторони неймовірна кількість енергії, проблема нестачі енергетичних ресурсів для людства здається безглуздою і абсолютно надуманою.

У самому справі, незважаючи на значну відстань між Сонцем і Землею, останній дістається дуже солідний шматок сонячного енергетичного пирога – у середньому 173 млн. гігават.

Намагаючись вжити хоч малу дещицю цього щедрого подарунка на потреби людства, вчені придумали чимало пристроїв, найбільш ефективним з яких поки є сонячний колектор. Далі ми дізнаємося, як використовуються сонячні колектори для опалення приватного будинку і можна спорудити це технічне диво своїми руками.

Зміст

  • 1 Варіанти використання сонячної енергії
    • 1.1 Використання променистого тепла
  • 2 Як працює сонячний колектор?
  • 3 Типи сонячних колекторів
  • 4 Як зробити сонячний колектор опалення своїми руками?
  • 5 Поради по монтажу
  • 6 Відгуки про опаленні сонячними колекторами
  • 7 Відео на тему

Варіанти використання сонячної енергії

На сьогоднішній день придумано цілих два способи засвоєння сонячної енергії.

Якщо взяти два напівпровідникових елемента з дірковою та електронною провідністю, зліпити їх разом і винести на сонце, то в області p-n-переходу з’явиться електричний потенціал.

Допитливий читач може перевірити цей факт на досвіді, зрізавши верхівку корпусу звичайного транзистора.

Таким чином, завдяки цьому абсолютно примітивного пристрою, енергія сонячного світла перетворюється в електричну. Якщо взяти їх у великій кількості і відповідним чином поєднати в електричну ланцюг, вийде цілком заслуговує поваги джерело безкоштовного електроструму – фотоелектрична або сонячна батарея.

Сьогодні вчені намагаються збирати сонячні батареї з самих різних матеріалів. За поєднанням продуктивності і ціни найбільш вдалими поки залишаються елементи з монокристалічного і полікристалічного кремнію. ККД цих пристроїв поки невеликий – на рівні 14% — 18%, так що рости є куди.

В силу низької ефективності організовувати опалення приватного будинку сонячними колекторами поки недоцільно.

Використання променистого тепла

Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми рукамиЯкщо сонячна енергія потрібна саме для опалення будинку або приготування гарячої води, то замість фотоелементів краще встановити сонячний колектор.

Він являє собою капсулу, в якій є певне середовище – вода, антифриз або навіть просто повітря.

Гріючись у ласкавих сонячних променях, ця середовище вбирає в себе теплову енергію, після чого направляється до споживачів, наприклад, радіаторів водяного опалення.

ККД таких пристроїв складає вже 80% — 95%. В сутності, пофарбований у чорний колір бак над дачним літнім душем можна вважати прабатьком сучасних сонячних колекторів.

Як працює сонячний колектор?

Найпростіший спосіб використання сонячного колектора – пристрій на його основі повітряного опалення. У цьому випадку в колектор, встановлений, наприклад, на даху, вентилятором нагнітається повітря, який потім потрапляє в приміщення вже в нагрітому стані. З такою системою можна не боятися протікання або замерзання, але зате в силу малої теплоємності і поганої теплопровідності повітря вона є малоефективною. До того ж її майже неможливо регулювати.

У більш складному варіанті застосовується рідкий теплоносій. У цьому випадку сонячний колектор підключається до замкнутого контуру, який з іншого боку (образно) врізається теплообмінник, що знаходиться всередині теплоаккумулятора. Останній являє собою добре утеплене ємність, наповнену водою.

Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми руками

Система опалення з використанням сонячних колекторів

Наявний в контурі теплоносій нагрівається в колекторі, а потім до теплообмінника, де віддає отримане тепло вмісту теплоаккумулятора. Далі з допомогою теплоаккумулятора здійснюється нагрівання води для системи опалення або гарячого водопостачання.

Якщо всі компоненти системи розмістити певним чином, теплоносій буде циркулювати в ній за рахунок конвекції, інакше кажучи — сам по собі.

Якщо з якихось причин встановити колектор і теплоакумулятор належним чином не виходить, доводиться забезпечувати циркуляцію теплоносія примусово, тобто з допомогою насоса. Ефективність системи при цьому в силу витрат на електроенергію знижується.

Теплоакумулятор дозволяє використовувати сонячний колектор більш гнучко. З його допомогою можна «притримати» надлишок тепла, що утворюється протягом ясного дня, а потім витратити вночі або в похмуру погоду.

Зрозуміло, що цілком покладатися на сонячний колектор не можна, адже густа хмарність може на довгий час зробити його непотрібним. На цей випадок в теплоакумуляторах встановлюють Тени, що дозволяють нагрівати воду електрикою.

Типи сонячних колекторів

Про те, що сонячні колектори бувають повітряними і рідинними, було розказано вище. За конструктивним виконанням вони також поділяються на дві групи:

  • Плоскопластинчатые або просто плоскі: самий простий, дешевий і довговічний варіант. Має вигляд плоскої коробки зі спеціальним покриттям, добре поглинає сонячне тепло. Це покриття контактує з трубками, по яких рухається теплоносій. Недоліком плоскопластинчатого колектора є тепловтрати, обумовлені безпосереднім контактом з повітряним середовищем.
  • Трубчасті або вакуумні: при виготовленні цих колекторів застосовують той самий прийом, що й при створенні термосів – вакуумну теплоізоляцію. Трубки, по яких рухається робоче середовище, знаходяться в колбах (повітря з них викачується для створення вакууму). Завдяки цьому контакт з навколишнім повітрям відсутня, а разом з ним і тепловтрати. Оптична ефективність вакуумних сонячних колекторів для опалення на 20% нижче, ніж у плоскопластинчатых. Але з-за відсутності тепловтрат вони все-одно виявляються більш ефективними, особливо в холодну погоду. Недоліками колекторів такого типу є висока вартість і менш тривалий, ніж у плоских, термін служби.
  • Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми руками

    Основні типи сонячних колекторів

    Як зробити сонячний колектор опалення своїми руками?

    Зробити такий пристрій своїми силами зовсім не складно. Наводимо загальну інструкцію по збірці колектора для радіаторного опалення:

  • Із сталевих труб необхідно зробити радіатор – головний елемент сонячного колектора. Зазвичай беруть кілька відрізків труб великого діаметру і з’єднують їх перемичками з більш тонких. Готову деталь необхідно пофарбувати чорною фарбою.
  • Далі з фанери або ДСП потрібно зробити ящик, стінки і дно якого обклеюються пінопластовою або мінераловатної теплоізоляції. Знизу на дно ящика для міцності набиваємо кілька брусків, а з внутрішньої сторони – також на дно – поверх теплоізоляції укладаємо лист з оцинкованої сталі (покрівельне залізо). На цей лист (його також потрібно пофарбувати в чорний колір) і буде покладений радіатор, прикріплюється хомутами.
  • Зверху ящик необхідно накрити склом, яке укладається на силіконовий герметик.
  • Тепер потрібно виготовити аванкамеру, яка буде підтримувати в системі невеликий тиск (така собі водонапірна вежа в мініатюрі). Це просто металева ємність об’ємом близько 40 л, яка забезпечена вимикачем краном, вихідним патрубком з кульовим краном (у нижній частині) і аварійним переливом. Від нього згодом буде виведена труба в каналізацію.
  • В якості накопичувального бака будемо використовувати сталеву ємність об’ємом 150 – 400 л, також забезпечену патрубками і аварійним переливом. Її необхідно обклеїти пінопластом чи мінватою. Можна вчинити інакше: ємність встановлюється у фанерному ящику, а простір між нею і стінками засипається піском або керамзитом.
  • Аванкамера і накопичувальний бак встановлюються у горищному просторі, причому аванкамера повинна розташовуватися вище накопичувача не менш, ніж на 0,8 м.
  • Радіатор встановлюється на даху так, щоб промені сонця падали на скляну кришку перпендикулярно. При цьому він повинен бути нижче накопичувача хоча б на 0,7 м.
  • Поплавковий кран аванкамери необхідно підключити до водопроводу півдюймової трубою. Для з’єднання між собою всіх пристроїв (аванкамера – радіатор – накопичувач) і подачі гарячої води до змішувачів використовуються дюймові труби.
  • Первинне заповнення системи водою необхідно проводити через патрубок в нижній частині радіатора до тих пір, поки з переливу аванкамери не поллється вода.

    Завдяки цьому вдасться уникнути утворення повітряних пробок. Тепер можна відкривати кран на вихідному патрубку аванкамери і користуватися колектором.

    Сонячні колектори для опалення будинку: рекомендації щодо виготовленню своїми руками

    Колектори на даху після монтажу

    Поради по монтажу

    Кілька рекомендацій допоможуть збільшити продуктивність колектора опалення:

  • Ящик з радіатором краще встановити не жорстко, а з можливістю повороту навколо горизонтальної осі. Це дасть можливість протягом усього сезону розташовувати його під прямим кутом до напрямку сонячних променів. У цьому випадку обв’язку виконують гнучкою підведенням.
  • Для стравлювання повітря в нижню частину контуру слід врізати вентилі.
  • Труби з гарячою водою необхідно утеплити.
  • У нічний час доступ води в бак щоб уникнути тепловтрат слід перекривати.
  • Не забудьте на вводі в аванкамеру (перед поплавковим краном) встановити вентиль. При настанні холодів його необхідно буде перекрити, а систему – сдренировать.

    Відгуки про опаленні сонячними колекторами

    Тема сонячних колекторів обговорюється в Інтернеті досить активно.

    Твердження про те, що дані пристрої не окупаються, багато хто вважають спірним, адже слід враховувати не тільки вартість палива, яке буде зекономлено завдяки сонячного колектору, але і вартість підключення традиційного опалювального приладу.

    За свідченням одного з користувачів, за підключення електрокотла на 15 кВт йому довелося заплатити 400 тис. руб. (200 тис. довелося віддати за заміну трансформатора).

    Інформацію про те, що трубчасті (вакуумні) колектори постійно доводиться очищати від снігу, власники таких пристроїв підтверджують лише частково: на округлої поверхні колб сніг затримується якщо вона з-за утворилася паморозі стала шорсткою. Якщо дме хоча б легкий вітерець, проблем зі снігом немає взагалі. А ось плоскопластинчатые колектори засипає снігом навіть незважаючи на сильний вітер.

    Міцність вакуумних колекторів, як свідчать багато користувачів, також виявилася на висоті. Пристрій витримує навіть град.

    Серед виробників найвищу оцінку користувачів отримали європейські компанії, наприклад, німецька Wolf. Дещо з китайської продукції, як показала практика, також заслуговує поваги, наприклад, колектори компанії Himin Solar.

    Про ефективність сонячних колекторів дозволяє судити наступний факт: на широті Москви в літній сезон установка з 45-ти вакуумних трубок в умовах змінної хмарності здатна за дві-три години довести воду до 300-літровому баку до кипіння.

    Відео на тему

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: