Солнечный коллектор из поликарбоната своими руками

Обновлено: 01.05.2024

В интернете я много видел различных технологий и способов изготовления солнечных водонагревателей и решил поделиться собственным опытом. Считаю этот проект очень удачным, так как буквально каждый сантиметр поверхности коллектора находится в прямом контакте с нагреваемой водой. Кроме этого, взяв за основу технологию, вы легко можете соорудить коллектор нужного размера.

Концепция проекта

Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.

Инструменты и материалы

Дисковая и ручная пила.
Электродрель.
Нож.
Рулетка.
Отвертка.
Пистолет для силиконового клея.
Строительный степлер.

Лист поликарбоната с полыми каналами.
Трубка из АБС-пластика.
4 заглушки на трубки.
2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
Туба силиконового герметика.
Баллончик с краской, если планируется окрашивание.

1 лист фанеры.
Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
Деревянный брус сечением 100×100 мм.
Полиэтиленовая пленка, скотч.
Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Подходящий резервуар или емкость для воды.
Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
Несколько хомутов для подсоединения шланга.

Пошаговая технология сборки солнечного коллектора

Труба из АБС пластика разрезается на отрезки такой длины, чтобы она соответствовала ширине листа. В моем случае – это 1 метр.
В боковой части двух колпачков нужно просверлить отверстия под ниппели. Если нет сверла подходящего диаметра, можно расширить небольшое отверстие круглым напильником.

При выполнении этой операции нужно быть внимательным и учитывать расположение и необходимое направление ниппельных переходников.

Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).

Изготовление рамки и сборка панели

Лист фанеры обрезается по размеру собранного коллектора с напуском по 10 см с каждой стороны (предварительно я покрасил в черный цвет пластиковый лист краской из баллончика).
Для вывода штуцеров для подключения шлангов просверлил отверстия.

Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.

Заполнение системы

Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.

Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).

Тестирование и испытание солнечного водонагревателя

Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.

Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!

Заключение

По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.

Солнечный водонагреватель (коллектор) - незаменимый помощник в домашнем хозяйстве. Коллектор нужного размера и конструкции способен обеспечивать горячей водой семью из нескольких человек, экономя при этом сотни - тысячи рублей, которые тратятся на электричество и другие виды энергоресурсов.

Если на вашей даче еще нет электричества и газа, и нагрев воды представляет определенную трудность, предлагаю сделать солнечный водонагреватель для душа и мытья посуды из материалов которые зачастую можно найти на свалке.

Для начала необходимо отыскать неисправный холодильник, а именно портебуется его змеевик, который закреплен на задней стенке.

После того как змеевик демонтирован, его необходимо промыть струей воды, чтобы избавиться от старого фреона.

Стекло, так-же не обязательно покупать. Его можно демонтировать из старого окна, которые обычно выбрасывают на мусорку, при замене на пластиковые окна.

Поскольку наш резиновый коврик оказался великоватым, было принято решение его подрезать, в размер будущего каркаса.

Примеряем змеевик и резиновый коврик к каркасу. Отмечаем место крепления нижней рейки каркаса и места пропилов для выхода трубок.

Скотчем тщательно проклеиваем все щели между каркасом и фольгой. Это необходимо для того чтобы более прохладный внешний воздух не попадал внутрь коллектора.

Для крепления змеевика использовались хомуты, которые были сняты с холодильника. Крепление хомутов, так-же было обеспечено скотчем. Но для надежности рекомендую закрепить винтами.

Самодельный солнечный коллектор готов. Для наилучшего нагрева солнечные лучи должны падать на поверхность коллектора под прямым углом. Поэтому завершает работу крепление опорных элементов конструкции.

Чтобы стекло от жары не поехало, внизу необходимо вкрутить парочку шурупов, которые будут служить упорами.

Циркуляция происходит только вследствие естественной конвекции. При нагреве вода в коллекторе расширяется, становится менее плотной, поднимается вверх по коллектору и через трубу поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора. В результате более прохладная вода у днища бака вытесняется и перетекает по другой трубе в нижнюю часть коллектора. Эта вода в свою очередь нагревается и поднимается в бак.

1 - горячая вода; 2 - вентиль сброса давления; 3 - слив горячей воды; 4 - запорный вентиль; 5 - вентиль подпитки; 6 - холодная вода; 7 - подача холодной воды; 8 - сливной вентиль.

Пока светит солнце, вода будет постоянно циркулировать по этому контуру, все более нагреваясь. Вследствие того, что бак приподнят над коллектором, эффект опрокидывания циркуляции в результате ночного охлаждения теплоносителя в коллекторе сводится на нет, так как холодная вода просто скапливается в нижней точке системы (на дне коллектора), в то время как теплая вода остается в баке.

Такая простенькая конструкция солнечного коллектора, способна нагреть воду в солнечный день, до 70 градусов.

Имея проблемы с электроснабжением, вопрос получения горячей воды для технических нужд сильно осложняется. Эффективным решением в такой ситуации будет применение солнечного водяного коллектора. Он позволит нагревать воду от солнечного света до 40 градусов Цельсия и более. При этом его можно оснастить разного рода автоматическими системами, чтобы адаптировать горячее водоснабжение под необходимые в конкретном случае условия.

Материалы для изготовления коллектора

змеевик (радиатор) от холодильника;
деревянные бруски;
фанера желательно влагостойкая;
фольга строительная;
стрейч пленка или стекло;
тонкий шланг ПВХ или силиконовый.

Сборка водяного коллектора

Корпус коллектора состоит из фанерного щитка с прибитыми по краям брусками. Его размер подбирается таким образом, чтобы разместить змеевик.

Сверху фольги укладывается змеевик. При этом в брусках корпуса делается 2 отверстия, чтобы вывести его трубки наружу. Чтобы змеевик не болтался, его следует прикрутить саморезами или просто приклеить скотчем.

Далее нужно закрыть коллектор прозрачным материалом. В идеале использовать для этого цельное стекло, но можно просто обмотать корпус несколькими слоями стрейч пленки.

Затем к коллектору подключается шланг для циркуляции воды. Если его диаметр больше трубок, то их можно подмотать изолентой.

Вариант автономного подключения коллектора для нагрева всего объема бака

погружной насос 12 В;
солнечная батарея 12 В;
автоматический конвертер напряжения;
разъем MC4 папа/мама.

Достаточно производительности насоса в 200-300 л/час. Важно, чтобы он смог поднять столб воды на нужную высоту от бака до коллектора.
Поскольку данная система должна работать автономно от центральной электрической сети, то для питания помпы лучше всего использовать солнечную батарею. Для этого насос сначала подсоединяется к автоматическому конвертеру напряжения, который настраивается на выдачу 12 В, а к нему через разъемы MC4 подключается солнечная батарея.

Таким образом, когда на коллектор и солнечную панель попадает дневной свет, то вода греется и циркулирует из бака в змеевик, затем сливается обратно в бак.

В змеевике она прогревается, поэтому поднимается температура и в самой емкости. Как только дневной свет прекратиться, то панель перестанет питать насос и тот остановит прокачку воды, что естественно хорошо, поскольку без солнца коллектор уже не работает на нагрев.

Такой вариант позволит нагреть летом бак на 50 литров до 40-50 градусов Цельсия за 3-5 часов. Данное оборудование даст достаточно воды даже для наполнения ванны. При этом если бак утеплен, то жидкость не остынет и ночью, когда нагрева нет. С целью экономии можно рискнуть и подключить помпу напрямую к солнечной панели без конвертера, но это способно повредить ее мотору.

Подключение для быстрого прогрева малого объема воды

солнечная панель;
автоматический конвертер напряжения;
электронный термостат с датчиком;
электромагнитный клапан для воды.

При этом датчик последнего подключается прямо возле слива змеевика. Естественно между солнечной панелью и всем оборудованием требуется установка конвертера напряжения.

В таком случае, как только вода в змеевике достигнет температуры реагирования термостата, тот подаст напряжение на клапан, от чего откроется слив из коллектора. Жидкость будет сливаться самотеком со змеевика в другую утепленную как термос емкость. Как только потечет холодная вода, термостат отключит питание клапана и тот перекроется.

Таким образом, горячая вода в утепленную емкость будет сливаться периодически по мере прогрева. Это позволит ее получать в малых объемах, но зато разогретую до высоких температур быстро, а не за 3-4 часа. Главное, чтобы накопительная емкость была эффективна как термос, и жидкость в ней не остывала. Периодически из нижнего бачка можно сливать по пару литров для мойки посуды, мытья рук и т.д.

Смотрите видео

Он представляет собой панель, внутри которой располагается сеть трубопроводов. С внутренней стороны находится утеплитель (для уменьшения тепловых потерь), а с наружной – защитное стекло. Оно же выполняет другую функцию – создает внутри коллектора парниковый эффект. Под действием солнечных лучей вода в трубках нагревается, а защитные слои минимизируют потери энергии.

Для изготовления устройства по подобной схеме понадобятся специальные инструменты, значительные финансовые затраты и большой объем работы. Поэтому «народными умельцами» была разработана альтернативная модель из ячеистого поликарбоната. Его специфика заключается в использовании полостей вместо медных трубок. Если правильно обеспечить подачу воды в полость и ее дальнейший забор для использования, то подобная конструкция может заменить дорогие заводские модели.

Как сделать солнечный коллектор из поликарбоната своими руками и что для этого потребуется? Прежде чем приступить к разработке плана по изготовлению, следует узнать ряд важных отличий и ограничений для этой модели солнечной установки.

Минимальный напор воды. Соединение поликарбоната и труб ПВХ будет выполняться с помощью термоклея, что не может обеспечить должный уровень надежности. Поэтому исключается работа насосной станции или подключение к центральному водопроводу.

Такой коллектор намного легче заводских моделей (их типы и возможности описаны здесь), что дает возможность установки его непосредственно на летний душ или крышу дома.

Зная эти нюансы, можно начать изготовление.

Для выполнения работы потребуются следующие расходные материалы:
Листы поликарбоната

Нужно выбирать модели с сотами, в которых и будет нагреваться вода. Стандартные размеры листа составляют 12000*1000 мм. Лучше всего делать конструкцию с габаритными размерами 2000*1000. Т.е. для этого понадобится две заготовки — в одной из них будет нагреваться вода, а вторая послужит внешней защитой.

От размера сот будет зависеть полезный объем коллектора. Оптимальным считаются листы толщиной от 4 до 8 мм. Для них объем жидкости на 1 м² соответственно составит 35 и 80 л. При выбранных габаритах, ее вес в заполненном состоянии будет оптимален.

Трубы ПВХ, гибкие шланги и фитинги
Оптимальным считается труба из ПВХ (32 мм) с резьбовым соединением. Ее длина должна составлять 2050 мм (50 мм для подключения). Фитинги и гибкие шланги необходимы для соединения коллектора с системой подачи и забора воды.

Каркасный профиль для гипсокартона и листы пенопласта
Обработка поверхности осуществляется угловым шлифовальным инструментом (болгаркой), соединение отдельных элементов выполняется с помощью термоклея.

Перед выполнением работ важно правильно сориентироваться в расположении сот. Они должны идти горизонтально, что обеспечит равномерный нагрев воды. Сначала нужно сделать в трубах продольные разрезы. Для этого они фиксируются струбцинами. Необходимо обеспечить максимально ровные линии разреза, для чего используется специальная дисковая пила для болгарки с небольшими зубьями.

В полученные вырезы вставляется лист поликарбоната, который будет выполнять функции солнечного коллектора. Важно установить край листа в трубу не до упора – он должен заходить во внутреннюю полость максимум на ¼ диаметра.

Затем с помощью термопистолета и пластин для клейки пластика соединительные швы герметизируются. Рекомендуется проделать эту процедуру в 2-3 этапа с интервалом полного засыхания клеевой основы.

Обязательно необходимо провести контрольные испытания коллектора до установки защитного каркаса. С помощью фитингов и гибких шланг он подключается к накопительному баку с водой, который должен быть заполнен максимально. Конструкция устанавливается в наклонном положении и проверяется наличие протечек. Если они отсутствуют – можно приступать к следующему этапу.

Для лучшего нагрева рекомендуется покрасить поверхность листа в черный цвет . Для этого можно использовать обычную аэрозольную краску.

Сборка каркаса
В качестве материала изготовления рамы применяются оцинкованные профили для гипсокартона. Они подбираются по ширине, которая должна соответствовать суммарной толщине 2-х листов поликарбоната и пенопласта. Чаще все используются изделия с габаритами 40*75*40.

Сначала укладывается теплоизоляционный слой из пенопласта, который с помощью шурупов крепится к профилю. Затем поверх него ложится коллектор и защитный лист. Для жесткости рекомендуется установить поперечные рейки.

Материалы и инструменты для изготовления коллектора:
- силикон;
- стекло;
- профнастил (черного цвета);
- деревянный брус;
- дрель;
- пила;
- черная полиэтиленовая пленка;
- заглушки для профнастила;
- гильзы воздуховодов;
- декоративная пленка;
- трубы;
- насос;
- гофра;
- куски старых велосипедных камер.

Процесс создания коллектора:

Шаг первый. Подготовка стены гаража
В первую очередь с гаража была снята вся облицовка, здесь масштабы уже зависят от размеров коллектора.

Так как на южной стороне гаража имелись окна, их пришлось замуровать, чтобы конструкция коллектора была более простой.

Далее на внешней части стены была прикреплена черная полиэтиленовая пленка. Ее можно посадить на клей.

В верхней части стены нужно сделать два отверстия, через одно в коллектор будет заходить холодный воздух, а через другое выходить уже прогретый. В эти отверстия нужно установить гильзы для подключения воздуховодов. У автора оба отверстия просверлены на одной высоте, поэтому естественной циркуляции воздуха в системе не будет. Чтобы воздух мог циркулировать, входящее отверстие должно находиться внизу коллектора.

Ну и в заключение этого этапа сборки в нижней части нужно прибить заглушки, которые подходят под используемый тип профнастила.

Шаг второй. Устанавливаем профнастил
На следующем этапе нужно прикрепить профнастил, он здесь играет роль абсорбера, то есть нагревательного элемента. Конечно же, профнастил должен быть черного цвета, если попался другого, то его можно перекрасить черной термостойкой краской.

В центральной части стены нужно будет зафиксировать хотя бы один деревянный брус, он будет образовывать своего рода лабиринт, по которому будет циркулировать воздух. Лучше всего, чтобы этих лабиринтов было как можно больше, тогда воздух будет прогреваться лучше.

Шаг третий. Герметизация коллектора
После установки профнастила нужно взять минеральную вату, пенополистирол или любой другой утеплитель и заткнуть им щели.

Те щели, которые образовались на стыке листов профнастила, нужно загерметизировать с помощью силикона.

Шаг четвертый. Установка стекла
Чтобы установить стекло, поверх профнастила нужно закрепить деревянные брусья. Здесь важно понимать, что чем тоньше будет стекло, тем меньшую площадь оно должно иметь. Если нужно использовать стекло большой площади, то оно должно быть как можно толще. Если использовать стекло из мелких фрагментов, как в этой самоделке, то здесь вполне хватит толщины в 4-5 мм.

После установки стекол нужно опять провести герметизацию, это делается для того, чтобы внутрь коллектора не попадала грязь. Для этих целей используется силикон. Чтобы скрыть те места, где на стекло был нанесен силикон, можно использовать декоративную ленту.

Теперь коллектор почти готов, на фото можно увидеть, как он будет выглядеть. На картинке можно увидеть одно вентиляционное отверстие, так как оно необходимо для техники безопасности при обустройстве гаражей.

Шаг пятый. Установка циркуляционного насоса
Поскольку в системе не предусмотрена естественная циркуляция воздуха, требуется использовать воздушный насос, в этом случае было использовано устройство, производительность которого составляет 400 метров кубических.

Чтобы снизить уровень шума в трубах при работе вентилятора, он был подключен через воздуховодное гофры. А для крепления вентилятора к трубе автор использовал куски велосипедных камер.

Недостатком такой системы является то, что между абсорбером и стеклом не происходит движения воздуха, в связи с этим на стекле образуется конденсат, а это снижает производительность устройства. Но эта проблема решаема, нужно просто просверлить пару отверстия для отвода воды.

Читайте также: