Колектор сонячний своїми руками: види, принцип роботи та фото

Віктор Кузьмін

1 minute

Використання сонячної енергії давно вже не нововведення. Використовувати її можна для місцевого нагріву води, наприклад, на дачі. Застосувати такий нагрів можна і для опалення, але вартість додаткового обладнання вийде досить високою. Спорудити сонячний водонагрівач своїми руками – не фантастика!

Для використання енергії сонця застосовують спеціальні колектори. Для застосування в різних цілях існують кілька варіантів пристроїв. Існують такі типи елементів:

плоский;
трубчастий.

Плоский колектор

Їм можна назвати сонячну панель. Плоский сонячний колектор своїми руками створити вигідно і нескладно. В центрі даного пристрою розташована панель поглинача. Виконана така панель з металів, які добре проводять тепло, найчастіше це мідь або алюміній.Щоб колектор добре виконував свою функцію, а саме максимально поглинав сонячну енергію і з мінімальними втратами перетворював її в теплову, на його поверхню повинен бути нанесений спеціальний склад. Його поверхня захищає скло з мінімальним вмістом у своєму складі заліза. Таке скло володіє хорошою пропускною спроможністю, мінімальним віддзеркаленням світла і є гарним захистом від впливів зовнішнього середовища. По периметру поглинач має корпус для захисту від механічних впливів, виконаний він зазвичай із сталі або алюмінію. Корпус і нижня частина колектора мають теплоізоляцію. Плоский елемент здатний передавати тепло тому теплоносію, який на ній розташований. Це може бути проста вода або антифриз.

Розташувати плоский колектор можна в будь-якому положенні. Зазвичай його закріплюють на даху, але і в іншому місці він буде працювати не гірше. Спорудити такий сонячний колектор своїми руками можна без великих вкладень.

Якщо говорити про заводських елементах, плоскі можуть бути стандартних розмірів, площею до 2,5 м2.Якщо потрібна велика потужність, можна встановлювати декілька стандартних панелей разом. Вони будуть складати єдину систему сонячного тепла.

У плоских колекторів є перевага – вони дешевше аналогів вакуумних. Але при низьких температурах навколишнього середовища такі колектори втрачають багато енергії і рівень ККД знижується. Тому для застосування в літній період достатньо буде плоского колектора, а ось взимку він поступиться вакуумного колектора майже в два рази.

Вакуумний

Колектор складається з трубок, усередині них вакуум. Пристрій кожної трубки нагадує пристрій термоса, в основі якого стрижень з міді, оболонка такого термоса – колба з дійного скла, якраз між ними вакуум. Внутрішня оболонка трубки покрита спеціальною чорною фарбою, а зовнішнє скло прозоре. Трубки поєднуються за допомогою сполучного модуля.

Цінова категорія такого типу колекторів вище аналогів плоских моделей, але перевага визначається їх вигодою використання в зимовий період. Своїми руками для будинку сонячні колектори можна зробити з підручних матеріалів. Вони можуть бути від інших пристроїв, наприклад, від холодильника. В ремонті пристроїв вакуумного типу труднощів виникнути не повинно. Якщо одна з трубок вийде з ладу, сам колектор продовжить роботу. Але вихід тепла буде менше.

Типи

Вакуумні елементи можна підрозділити на:

прямоточні;
з тепловою трубою.

Вакуумний сонячний колектор своїми руками змонтувати складніше, ніж плоский. Вийде це трохи дорожче, але треба оцінити переваги вакуумного перед його установкою.

Сонячний колектор спорудити своїми руками не так складно. Але варто пам’ятати, що він не буде також ефективний, як аналогічний вироблений в промислових умовах. Необхідно зробити відповідний розрахунок вигоди і ефективності даного пристрою.

Як виготовити сонячний водонагрівач своїми руками?

Для того щоб приступити до пристрою такого сонячного накопичувача тепла, потрібно самостійно здійснити наступні дії:

підготувати основу майбутнього колектора;
підготувати для установки радіатор;
підготувати накопичувач тепла;
провести монтаж безпосередньо колектора.

Основою пристрою може служити обрізна дошка з розмірами від 25-100 мм до 35-135 мм. З них слід зробити коробку походять розміру, її дно ізолювати і покласти утеплювач (підійде звичайна скловата), зверху вкрити оцинкованим листом.

Теплообмінник виготовляється наступним чином:

Слід придбати металеві трубки: тонкостінні і товстостінні.

У товстостінних трубках треба зробити отвори по діаметру тонких труб з кроком не більше 45 мм. Свердляться вони по одній стороні. Звичайно, сонячний колектор, своїми руками зроблений, зажадає часу на підготовку не тільки необхідного матеріалу, але і інструменту.

На цьому етапі слід надійно укріпити трубки в отворах і закріпити їх зварюванням.

Споруджена конструкція закріплюється на оцинкованому аркуші, що знаходиться на коробі.

Наступним етапом буде фарбування коробки колектора в чорний колір. Бажано тільки дно пофарбувати темним, а решту залишити світлими, так як саме днище буде поглинати сонячні промені.

Потім встановлюється скло покриву, дотримуючись відстань між ним і трубками не менше 1 див.

Накопичувачем для колектора може служити будь-яка герметична ємність. Обсяг її може досягати 400 літрів (мінімум 150 літрів).

Наступний етап – виготовлення аванкамери. Це може бути ємність до 40 літрів, на ній встановлюють кран, саме це пристрій буде подавати воду.

Щоб уникнути втрат тепла, треба грунтовно ізолювати бак і сам колектор.

Збірка пристрою

Тепер потрібно остаточно зібрати його в єдине ціле. Збірка проводиться в кілька етапів:

Установка накопичувача і аванкамери. Важлива умова – рідина в накопичувачі обов’язково повинна бути нижче рівня в аванкамери на 80 мм.

Розміщення колектора в підготовленому місці. Можна це зробити на даху. Треба дотриматися кут нахилу до 35-40 градусів, встановивши елемент при цьому з південної сторони.

Щоб мінімізувати втрати тепла, слід дотримуватися відстань не менше 50 см між теплообмінником та накопичувачем.

Накопичувач повинен розташовуватися вище колектора і нижче аванкамери.

Залишається найвідповідальніший етап – підключення до системи.

Для цього потрібно заповнити систему водою, відрегулювати її кількість, переконатися у відсутності підтікання. Якщо дотримані всі умови, таким колектором можна користуватися щодня.

Такий зроблений сонячний колектор для опалення своїми руками збереже чимало коштів. Водонагрівальні системи, в основі яких лежить сонячний колектор, можна розділити за типом циркуляції води.

Природна циркуляція води

При такій системі циркуляції бак-накопичувач розташовується вище колектора. По природним законам, вода нагрівається і надходить нагору в бак. При цьому відбувається витіснення холодної води, вона догляд вниз і надходить у колектор. Там вона нагрівається і знову піднімається. Бак такої конструкції можна оснастити тільки двома шлангами: для подачі холодної води та відведення гарячої. Підійде така система для невеликих дачних потреб – літньої кухні або душа.

Примусова

Така система не залежить від того, де розташований колектор або накопичувальний бак. Вода циркулює в такій системі завдяки додатково поставленому насосу. З-за того, що потрібна установка електронасоса, вартість колектора зростає. При цьому підвищується продуктивність.

Поряд з плоскими і вакуумними пристроями існує можливість створити сонячний повітряний колектор своїми руками. Пристрій його набагато простіше, ніж водяного, але і головний суттєвий недолік – він не може передати все накопичене тепло. Повітря – провідник тепла набагато гірше, ніж вода.

Вибір

Однозначно сказати, який колектор краще вибрати – не можна. Все буде залежати від того, де він буде застосований і який рівень ККД потрібен в конкретному випадку. Але допоможе зробити вибір порівняння позитивних якостей і недоліків кожного з видів за наступними параметрами:

Міцність. У цьому випадку «виграють» плоскі колектори, вони більш надійні з-за своєї простоти конструкції. Вакуумні поступаються в міцності, вони більш крихкі.

Ремонт. При поломці плоского колектора потрібно замінити всю систему абсорбування. У вакуумному можна замінити тільки окремі трубки, що вийшли з ладу.

Холод. Мінімальні проблеми в холодному середовищі будуть тільки у повітряного колектора.

Температура нагріву. Для нагрівання води на 40 градусів вище температури навколишнього середовища можна використовувати плоский колектор. При необхідності нагрівання до більш високої температури краще використовувати пристрій вакуумного типу. Також сонячні колектори для опалення будинку, виготовлені своїми руками, будуть ефективно працювати і в зимовий період, за умови правильного складання і монтажу, а також орієнтування по сторонах світу та кутом відносно горизонту.

Строк служби. В середньому цей термін ставлять від 15 до 30 років. Тільки вакуумні пристрої не можуть похвалитися цим терміном. Для них він трохи нижче цих значень. Вакуумний сонячний колектор, своїми руками зібраний, нехай і прослужить не так довго, як хотілося б, але за собівартістю вигідний.

Вигода від сонячного елемента

Переваги установки колектора є, але в кожному індивідуальному випадку їх буде більше або менше. Основні загальні плюси:

Економія ресурсів, сформованих штучним шляхом.
Відмова від штучних ресурсів повністю. Це можна здійснити, якщо мова йде про невеликому споживанні.
Економія на придбанні готового обладнання, при можливості монтажу колектора власноруч з доступних матеріалів.
Незалежність від загальних мереж опалення. Якщо немає можливості підключення до центральної магістралі, сонячні колектори – вдала заміна.

Якщо будинок великий і проживає в ньому достатня кількість людей, повна відмова від штучних ресурсів неможливий, але їх скорочення і економія на цьому – цілком реально здійсненне завдання.