Установка солнечного коллектора на крыше

Обновлено: 16.05.2024

Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.

Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.

Из чего можно сделать гелиосистему

Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:

корпус;
абсорбер;
теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;
отражатели для фокусировки солнечных лучей.

Заводской коллектор для нагрева воды от солнца работает следующим образом:

Абсорбция тепла — солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.
Теплопередача — абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом. ГВС — используется два принципа подогрева горячей воды:
- Прямой нагрев — горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
- Второй вариант — обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.
Принцип работы, используемый в дорогостоящих заводских гелиосистемах, копируется и повторяется в коллекторах, изготавливаемых своими руками.

Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:
- поликарбоната;
- вакуумных трубок;
- ПЭТ бутылок;
- пивных банок;
- радиатора холодильника;
- медных трубок;
- ПНД и ПВХ труб.
Судя по схемам, современные «Кулибины» отдают предпочтение самодельным системам с естественной циркуляцией, термосифонного типа. Особенность решения в том, что накопительную емкость располагают в верхней точке ГВС. Вода самотеком циркулирует в системе и подается потребителю.

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:
- две штанги с нарезанной резьбой;
- пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
- пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
- 2 заглушки.
Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Коллектор из вакуумных трубок

В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.

Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.

Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.

Гелиосистема из пластиковых бутылок

Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:
- 12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;
- 8 Т-образных переходников;
- 2 колена;
- рулон тефлоновой пленки;
- 2 шаровых крана.
При изготовлении солнечных коллекторов из пластиковых бутылок внизу основания делают отверстие, равное диаметру горлышка, куда вставляют резиновый шланг, либо ПВХ трубу. Коллектор собирают в 5 рядов по 6 бутылок на каждой линии.

В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.

Коллектор из алюминиевых пивных банок

Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.

Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.

Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:
- банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;
- теплообменник — используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;
- клей для склеивания банок между собой;
- селективная краска.
Поверхность банок окрашивается в темный цвет. Короб накрывают толстым стеклом или поликарбонатом.

Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.

Гелиосистема из холодильника

Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.

Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.

Коллектор из медных трубок

Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:
- трубы диаметром 1 1/4″, используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;
- трубы на 1/4″, используемые в системах кондиционирования;
- газовая горелка;
- припой и флюс.
Корпус радиаторной решетки собирается из медных труб с большим диаметром. В поверхности просверливают отверстия равные 1/4″. В полученные пазы вставляют трубы соответствующего диаметра. Радиатор закрывают стеклом или поликарбонатом. Медь окрашивают селективной краской.

Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов

При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.

Из металлопластиковой трубы гелиосистемы не делают из-за резиновых уплотнителей фитингов, не выдерживающих сильного нагрева. При интенсивном солнечном излучении нагрев в коллекторе достигает 300°С. При перегреве уплотнительные прокладки обязательно дадут течь.

Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.

Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:
- Солнечный коллектор из ПНД трубы — для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.
- Солнечный коллектор из ПВХ труб — популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.
Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:

Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.

Как сделать селективное покрытие

Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.

Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:
- Самодельное селективное покрытие коллектора — используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
- Специальные абсорбирующие покрытия — можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.
Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.

Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.

Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой — то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.

Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.

Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.

Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя

Использование энергии солнца для нагрева воды требует существенных затрат, в частности, на покупку солнечных коллекторов, теплообменника с резервуаром-накопителем для хранения воды и системы автоматического регулирования, которая управляет процессами подачи горячей воды и передачей тепла от коллектора к резервуару-накопителю.

Значительную часть всех необходимых для этого работ опытный умелец может выполнить собственноручно, сократив, таким образом, вкладываемые в это дело средства. Современный рынок предлагает, например, солнечные коллекторы, которые можно собрать и установить на крыше дома своими руками, Разница в стоимости коллекторов в разобранном и собранном виде весьма существенная. Даже если резервуар-накопитель, систему управления и все трубопроводы будет монтировать специалист со стороны, экономия всё же будет заметной.

Компоненты солнечной установки

Рис. 1. Схема солнечной установки для нагрева воды: 1 — солнечный коллектор; 2 — резервуар-накопитель; 3 — теплообменник; 4 — теплоизоляция резервуара накопителя; 5 — блок управления.

Солнечные коллекторы — это лишь часть установки для нагрева воды. В доме (обычно в подвале) необходимо ещё разместить резервуар-накопитель для горячей воды (рис. 1). Устанавливаемый на крыше солнечный коллектор 1 представляет собой плоский металлический корпус, закрытый сверху стеклом, где на теплоизолирующей подложке смонтированы пластинчатые элементы1, поглощающие солнечную радиацию и передающие её энергию (тепло) медным или алюминиевым трубкам, по которым циркулирует теплоноситель (обычно вода или антифриз).

Теплоноситель из солнечного коллектора по замкнутому контуру поступает в теплообменник 3, смонтированный в резервуаре-накопителе 2. Резервуар-накопитель соединён с трубопроводом подачи свежей воды и с точками отбора горячей воды в доме (кухонная раковина, умывальник, ванна). Регулятор 5 с расширительным баком и циркуляционным насосом обеспечивает поступление нагретого теплоносителя из солнечного коллектора в теплообменник и перекачку по замкнутому контуру охлаждённого теплоносителя назад в коллектор. Такая схема водоснабжения вполне может обеспечить потребности семьи в горячей воде. Однако чтобы можно было пользоваться горячей водой в пасмурную погоду, целесообразно предусмотреть возможность подогрева воды для хозяйственных нужд и от котла центрального отопления дома.

Теплоизоляция 4 резервуара-накопителя 2 и трубопроводов, по которым циркулирует теплоноситель, сводит потери тепла к минимуму и повышает КПД солнечной установки. При наличии надёжной изоляции стоимость этой установки и работа, выполняемая собственными силами, окупается в сравнительно короткий срок. Важно оптимально подобрать типоразмеры её отдельных узлов, информацию о параметрах которых всегда можно найти в документации завода-изготовителя.

Мощность солнечной установки

Обычно при выборе солнечной установки руководствуются следующим правилом: установка должна обеспечивать подогрев примерно 100 л воды на человека в сутки, хотя в среднем реальное потребление горячей воды обычно составляет не более 30-50 л. На каждые 100 л объема резервуара-накопителя требуется площадь солнечного коллектора, равная 2 м2. При соблюдении этого правила средняя температура воды в летнее время может достигать 46-50°С,

Сборка солнечных коллекторов

Тем, кто приобретает солнечную установку в виде комплекта деталей и оборудования, предстоит решить непростую задачу: собрать солнечные коллекторы и смонтировать их на крыше.

Внутри корпуса солнечного коллектора необходимо установить алюминиевые или медные пластины со с вето поглощающим покрытием и прикреплёнными к ним трубками для теплоносителя (солнечные абсорберы), а затем соединить их с подводящими и отводящими трубками сборных коллекторов, которые представляют собой медные трубки с припаянными к ним на равном расстоянии короткими патрубками (ниппелями).

Все соединения трубок при сборке солнечных коллекторов, как правило, производят методом пайки. Выполнить эти паяные соединения вполне можно и своими силами. Но после сборки нужно обязательно убедиться в отсутствии протечек и надёжности соединений.

Наряду с разобранными солнечными коллекторами продают и готовые сборки, у которых все соединения трубок уже пропаяны. Остаётся только установить их в корпус и подключить к системе трубопроводов, по которым циркулирует теплоноситель,

Стандартные панели солнечных абсорберов несложно приспособить к любым условиям. Их ширина обычно составляет 143 мм, а длина должна равняться 854, 1830, 3660 и 5490 мм. Используя специальные монтажные профили, панели можно монтировать в ряд параллельно друг другу практически в любом необходимом количестве. Алюминиевые монтажные профили крепят к панелям солнечных абсорберов снизу на болтах или заклёпках. Предварительно под крепёжные детали в них сверлят сквозные отверстия. После установки всех болтов или заклёпок панели солнечных абсорберов вместе с монтажными профилями образуют единый узел и приобретают дополнительную жёсткость. Такая конструкция повышенной жёсткости особенно важна при монтаже солнечных абсорберов большой длины.

Подводящие и отводящие сборные коллекторы представляют собой медные трубки с припаянными к ним на равном расстоянии друг от друга короткими патрубками (ниппелями>.

Перед пайкой ниппели и концы трубок абсорберов необходимо тщательно зачистить шкуркой или металлической щёткой, а затем нанести флюс для пайки.

Трубки абсорберов вставляют в ниппели сборных коллекторов и спаивают мягким припоем.

Прежде чем устанавливать сборку солнечных абсорберов в корпус, необходимо проверить надёжность паяных соединений и отсутствие течи.

Сквозь отверстия в панелях солнечных абсорберов сверлят отверстия для крепежа в алюминиевых монтажных профилях.

Алюминиевые монтажные профили соединяют с панелями солнечных абсорберов болтиками с гайками. Однако проще выполнить соединения на заклёпках с помощью заклёпочных клещей.

Сборка коллектора

Стыки между боковыми панелями корпуса солнечного коллектора уплотняют силиконовым герметиком.

Сначала соединяют между собой только три боковых панели корпуса (в виде буквы П), оставляя четвёртую сторону открытой. С этой стороны будут потом вставлять в корпус собранные вместе панели солнечных абсорберов.

В углах боковые панели корпуса соединяют друг с другом на шурупах-саморезах.

Заднюю стенку корпуса солнечного коллектора вырезают из цельной плиты твёрдого пенопласта. Стыки между задней стенкой и боковыми панелями корпуса уплотняют силиконовым герметиком.

На заднюю стенку из твёрдого пенопласта укладывают ещё один слой теплоизоляции из минераловатных матов. Тщательно утеплить необходимо и боковые стенки корпуса.

Поверх теплоизоляционных матов в корпус укладывают собранную в единый узел сборку солнечных абсорберов и устанавливают датчик температуры.

Теплоизоляция

Чтобы снизить общий вес солнечного коллектора, его заднюю стенку вырезают из цельной плиты твёрдого пенопласта. Благодаря отличным теплоизоляционным свойствам пенопласта это позволяет снизить потери тепла и одновременно уменьшить вес солнечного коллектора. Размеры задней стенки подгоняют точно по размерам корпуса так, чтобы она плотно, практически без зазоров, входила между его боковыми стенками. Чтобы уменьшить потери тепла, стыки между задней стенкой и боковыми панелями корпуса дополнительно уплотняют эластичным силиконовым герметиком. Поверх задней стенки из твёрдого пенопласта укладывают дополнительный слой теплоизоляции из минераловатных матов.

Установка солнечных абсорберов в корпус

Поверх теплоизоляционных матов в корпус укладывают собранную в единый узел сборку солнечных абсорберов. Патрубки, отводящие и подводящие теплоноситель к сборке солнечных абсорберов, выпускают через отверстия в нижней стенке корпуса. Чтобы облегчить эту операцию, нижнюю стенку корпуса лучше сделать съёмной. Завершив монтаж солнечных абсорберов, устанавливают датчик температуры теплоносителя, который затем подключают к регулятору температуры в блоке управления.

Монтаж остекления солнечного коллектора

Остекление солнечного коллектора устанавливают на своё место только после подъёма коллектора на крышу и завершения всех остальных монтажных операций. Для остекления, как правило, используют листы стекла толщиной не менее 4 мм со светопроницаемостью не ниже 90%. Так как стекло имеет довольно большой вес, при установке остекления используют листы небольшого формата. Для этого на лицевой стороне корпуса сначала устанавливают специальные поддерживающие профили, на которые затем укладывают листы остекления и герметизируют стыки между отдельными листами и корпусом эластичным силиконовым герметиком.

Установка солнечного коллектора на крыше

Для монтажа солнечного коллектора на крыше на тыльной стороне его корпуса должны быть предусмотрены петли, которыми он навешивается на крючки, прикреплённые к стропильной конструкции крыши. Количество необходимых для крепления петель и крючков зависит от размеров коллектора и обязательно указывается в инструкции по монтажу фирмы-изготовителя.

Правильно смонтировать солнечный коллектор на крыше не так просто даже для опытного специалиста. Сложность заключается не только в необходимости выполнения всех работе на высоте, но и в том, что после установки коллектора надо снова восстановить снятые на время монтажа детали кровли и обеспечить надёжность и герметичность стыков между корпусом коллектора и кровлей. Для этого чаще всего по всему периметру корпуса устанавливают специальные фартуки из тонкого листового металла (свинца, цинка или меди), которые отводят стекающую по скату воду и не позволяют ей попасть под настил кровли.

Если предложенный вариант установки солнечного коллектора покажется слишком сложным, можно порекомендовать более простой, заключающийся в установке коллектора на стойках-опорах над кровлей. В этом случае потребуется снять лишь несколько черепиц, смонтировать опоры и снова укрыть эти места, подогнав черепицу к опорам. Недостаток этого решения состоит в том, что при эксплуатации солнечной установки увеличиваются потери тепла.

Есть и другие альтернативные варианты, например, встроить солнечный коллектор в крышу, а именно — между стропилами. В этом случае специальный корпус для коллектора вообще не потребуется, а остеклённая поверхность будет находиться практически вровень с кровлей. Если же крыша дома — плоская, то солнечный коллектор можно установить на специальном каркасе, который позволит правильно сориентировать его по отношению к солнцу. Возможен также и вариант крепления солнечного коллектора к стене дома или, например, к ограждению балкона.

Корпус коллектора с установленной в него сборкой солнечных абсорберов поднимают и крепят на крыше, предварительно сняв в этом месте черепицу.

Закрепив на крыше корпус коллектора и проложив трубопроводы контура циркуляции теплоносителя, приступают к установке стёкол.

Самый сложный этап работы — герметизация стыков корпуса солнечного коллектора с кровлей.

Рекомендации по подбору и размещению оборудования

Сборка и установка солнечного коллектора на крыше — это далеко не всё, что необходимо сделать для использования энергии солнца для подогрева воды. Нужно будет ещё приобрести и установить резервуар-накопитель, подключить его к солнечному коллектору, проложив трубопроводы, образующие замкнутый контур циркуляции теплоносителя, смонтировать и подключить приборы системы управления. Весь этот комплекс работ потребует дополнительных затрат (хотя и не столь существенных), а, возможно, и обращения за помощью к специалистам.

В большинстве ситуаций резервуар-накопитель для горячей воды целесообразно установить в подвале дома, где будет меньше всего проблем с дополнительной статической нагрузкой на перекрытия. Кроме того, в этом случае существенно упрощается схема подключения системы солнечного подогрева воды к котлу отопительной системы дома, чтобы обеспечение горячей водой не зависело от капризов погоды.

Резервуар-накопитель следует выбрать покрупнее, даже если для него придется освободить дополнительное пространство. Чем больше объём накопителя, тем больше он аккумулирует тепла и тем меньше будут колебания температуры воды во время пиковых нагрузок. Исходя из этих соображений, его вместимость должна быть не менее 300 л.

Необходимо позаботиться и о надёжной теплоизоляции резервуара-накопителя, чтобы свести к минимуму все потери тепла. Если есть возможность выбора, то предпочтение следует отдать накопителю, у которого проходы для труб к внутреннему теплообменнику (или теплообменникам) предусмотрены в днище, а не в его горячей верхней зоне. Это также позволит уменьшить потери тепла.

Рис. 2. Схема циркуляции теплоносителя в солнечной установке: 1 — панели солнечных абсорберов; 2 — датчик температуры; 3 — клапан для выпуска воздуха; 4 — дифференциальный регулятор температуры; 5 — циркуляционный насос; 6 — манометр; 7 — предохранительный клапан; 8 — резервуар-накопитель для горячей воды; 9 — контрольный термометр; 10 — кран для заполнения и слива теплоносителя; 11 — обратный запорный клапан; 12 —расширительный бачок; 13— датчик температуры; 14 — отопительный котёл.

Управление работой солнечной установки для нагрева воды может быть построено по достаточно простой схеме (рис. 2), которая осуществляет регулирование скорости циркуляции теплоносителя в замкнутом контуре, объединяющем солнечный коллектор и теплообменник, расположенный в резервуаре-накопителе. В этой схеме работой циркуляционного насоса управляет дифференциальный регулятор температуры, который сравнивает температуру теплоносителя в двух точках: в солнечном коллекторе и в резервуаре-накопителе. Если температура теплоносителя в солнечном коллекторе выше, чем в резервуаре-накопителе, включается циркуляционный насос и подаёт нагретый теплоноситель в теплообменник, где он отдаёт своё тепло и подогревает воду в резервуаре, а затем вновь по замкнутому контуру перекачивается насосом в солнечный коллектор. Когда температуры в коллекторе и резервуаре выравниваются, дифференциальный регулятор выключает циркуляционный насос.

Помимо датчиков температуры дифференциального регулятора и циркуляционного насоса в контуре циркуляции теплоносителя необходимо установить предохранительный клапан, обратный запорный клапан, расширительный сосуд, контрольный термометр и манометр (см. рис. 2). Также в доступном и удобном месте надо предусмотреть кран для заполнения контура теплоносителем (антифризом) и слива его при опорожнении.

Совет: Прежде чем приобретать солнечную установку для нагрева воды, необходимо узнать в компетентной организации, требуется ли на это разрешение и какие документы следует подготовить для получения разрешения. Рекомендуется также получить на это согласие соседей, которые могут испытывать от стеклянных панелей солнечных коллекторов некоторые неудобства.

На сегодняшний день наиболее рациональный способ использования солнечной энергии — вакуумные коллекторы системы ГВС. Наш обзор ответит на основные вопросы по особенностям работы гелиоустановок, их монтажу и использованию для бытовых нужд частного дома.

Как устроен вакуумный коллектор

В отличие от плоского панельного коллектора, где происходит нагрев массивного радиатора, в котором заключён теплообменник с водой, вакуумные гелиоустановки работают иначе. В них теплоноситель циркулирует по тонким трубкам, заключённым в прозрачные колбы, поднимаясь из нижней части в верхнюю под действием конвекции, которой сопровождается нагрев. Опционально вакуумный коллектор может иметь следующие конструктивные особенности:
- Зеркальное дно колбы, фокусирующее световой поток на трубке.
- Наличие радиаторов на внутренних трубках, что способствует более эффективному поглощению тепла.
- Нанесение на внутренние трубки специального покрытия в аналогичных целях.
- Использование вместо трубок с теплоносителем тепловых трубок, заполненных веществом с низкой температурой кипения.
- Заполнение колб вакуумом и многослойная стеклянная оболочка для снижения обратных теплопотерь.
Устройство вакуумной трубки солнечного коллектора: 1 — вход охлаждённого теплоносителя; 2 — теплообменник (коллектор); 3 — корпус теплосъёмника; 4 — теплоизоляция; 5 — конденсатор тепловой трубки; 6 — выход нагретого теплоносителя; 7 — герметичная пробка; 8 — рабочая жидкость; 9 — тепловая трубка; 10 — алюминиевая пластина (абсорбер); 11 — вакуумная трубка;

Сборка и установка коллектора на крышу

Одно из главных отличий вакуумного коллектора в том, что он не требует подъёма на крышу и установки в сборе. Монтаж можно проводить отдельными узлами, что сильно облегчает самостоятельное выполнение работ.

Первоначально собирается несущая рама. Она достаточно объёмная, но при этом лёгкая, поэтому сборку проще провести на земле. Основным несущим элементом рамы являются боковые продольные рейлинги, которые имеют квадратный или П-образный профиль. В верхней части рейлинги крепятся к манифольду — сборному коллектору, к которому подключаются нагревательные колбы. Внизу профили соединяются распорной рейкой, на которой закреплена планка с углублениями — держатель вакуумных трубок. Дополнительно рейлинги соединяются в средней части одной или двумя распорками, которые могут иметь амортизирующие накладки сверху.

По углам к бокам рамы крепятся косынки с радиальными пазами. К ним болтовыми соединениями прикручиваются ноги: длинные со стороны манифольда и короткие в нижней части. За счёт возможности наклонного крепления к косынкам обеспечивается регулировка угла установки, однако сразу нужно затянуть только осевые винты с втулками, фиксаторы затягивают при завершении монтажа. Задние ноги во многих коллекторах соединяются между собой стальными растяжками. В нижней части к ногам прикручиваются наклонные лапы для крепления к кровле.

После предварительной сборки рама поднимается на крышу и размещается на скате, обращённом к южной стороне. Сначала коллектор крепится в нижней части, затем смещением или регулировкой длины задних ног регулируется положение установки. Крепление ног осуществляется в обрешётку сквозь покрытие кровли, под лапами устанавливаются специальные уплотнения из комплекта поставки. Располагать коллектор на крыше нужно таким образом, чтобы ноги опирались на гребни рельефного покрытия. При необходимости на крышу монтируют промежуточные рейки или используют в качестве таковых трубчатые снегозадержатели.

Считается, что оптимальный угол наклона равен географической широте, на которой расположен коллектор, однако в зависимости от времени года и особенностей конструкции могут иметься коррективы, обозначенные производителем в инструкции по монтажу. У некоторых коллекторов задние лапы закреплены в продольных пазах для возможности изменения наклона в разное время года. Также отметим, что на крутых скатах передние и задние ноги могут меняться местами для соблюдения требуемого угла установки.

Монтаж теплового аккумулятора

Поглощаемое трубками коллектора тепло передается в систему горячего водоснабжения, однако работа в проточном режиме невозможна из-за недостаточной мгновенной мощности. Нагреваемая вода накапливается в тепловом аккумуляторе, откуда затем поступает в точки водоразбора. Вариантов размещения аккумулятора существует два.

Солнечный вакуумный коллектор с баком-накопителем

Первый — в верхней части коллектора, при этом бак совмещён с манифольдом и тепло от трубок коллектора поглощается непосредственно водой. Такое размещение аккумулятора выгодно только с той точки зрения, что его не придётся устанавливать в доме, расходуя полезное пространство. Однако несмотря на наличие теплоизоляции, потери тепла достаточно высоки, что допускает применение внешних аккумуляторов только в регионах с умеренным климатом. Поскольку в гелиоконтуре используется вода, внутри бака устанавливается ТЭН, не допускающий замерзания теплоносителя во время простоя, либо реализуется система обратного нагрева путём ограниченной циркуляции гелиоконтура.

Гелиосистема для подогрева воды от солнца: 1 — подача холодной воды; 2 — теплообменник; 3 — бойлер косвенного нагрева (теплоаккумулятор); 4 — датчик температуры; 5 — контур теплоносителя; 6 — насосная станция; 7 — контроллер; 8 — расширительный бак; 9 — горячая вода; 10 — трёхходовой кран; 11 — солнечный коллектор

Теплоаккумулятор, размещённый внутри дома, способен удерживать тепло нагретой воды всю ночь вне зависимости от наружной температуры, к тому же объём запасаемой воды практически не ограничен. Как правило, в этих целях используют бойлеры косвенного нагрева, в качестве теплоносителя во внешнем контуре применяется раствор пропиленгликоля для систем отопления.

Прокладка трубопроводов

Одна из самых сложных задач при монтаже коллектора — соединить его с внутренней сантехникой. Трубопровод должен не только быть устойчивым к перепадам температур, но также иметь качественное утепление. Самым оптимальным вариантом для этих целей считаются трубы PEX с системой надвижных фитингов, которые применяются в системах горячего водоснабжения.

В идеале протяжённость труб должна быть минимальной, особенно во внешней части магистрали. Поэтому коллекторы принято монтировать в самой низкой части ската, заводя соединительные трубы под покрытие в области мауэрлата. Такое размещение не всегда приемлемо из-за затенения места установки, что вынуждает поднимать коллектор вверх, выполняя проход труб через кровлю с применением специальных герметизирующих вводов. Внешняя часть трубопроводов должна облачаться в теплоизоляционную скорлупу из вспененного полиизоцианурата или каучука, способных выдерживать температуру свыше 150 °С. Теплоизоляция должна иметь наружную защитную оболочку, устойчивую к ультрафиолету. Внутренние части магистрали также обязательно должны иметь теплоизоляцию.

Обвязка и дополнительные устройства

Наиболее интересная техническая задача при монтаже солнечного коллектора — взаимосвязать его с прочими сантехническими системами и обеспечить корректную работу, решив при этом ряд детских болезней гелиоустановки. Наиболее просто выполняется подключение при внешнем расположении аккумулятора: к его нижнему патрубку подводится холодная вода, от верхнего ведётся забор горячей, перемещение жидкости выполняется под рабочим давлением водопроводной системы.

Подключение внутреннего аккумулятора к манифольду коллектора выполняется двумя параллельными трубками, при этом в разрыв холодной устанавливается циркуляционный насос с мокрым ротором и специальной гидравлической схемой для гелиосистем. Паспортом насоса должна быть предусмотрена возможность работы в системах с пропиленгликолем.

Одна из главных проблем, возникающих при эксплуатации солнечного коллектора — стагнация, когда температура в обоих контурах достигает практического максимума и теплоноситель начинает кипеть в манифольде или самих трубках коллектора. Данное явление в основном наблюдается за несколько часов до полудня из-за того, что к наиболее активному периоду нагрева вода в аккумуляторе не успела полностью остыть. Самое примитивное решение проблемы — включение активной циркуляции за несколько часов до светового дня для полного охлаждения аккумулятора, что не решает проблемы полностью и также не вполне удобно для жильцов.

Альтернативный вариант — включение при перегреве дополнительного контура. Это решение реализуется установкой в точке подключения к манифольду пары трёхходовых кранов с сервоприводами, соединённых трубкой протяжённостью 3–4 метра. При достижении в первичном контуре максимальной температуры контроллер открывает краны, за счёт чего магистраль удлиняется и происходит дополнительное охлаждения теплоносителя, поступающего в манифольд.

Другой, более рациональный вариант — подключение теплового аккумулятора к системе отопления. При наступлении стагнации основной тепловой узел останавливается и часть воды из обратки направляется в третий теплообменник бойлера косвенного нагрева, охлаждая его содержимое. Конструктивно такое решение сложнее и к тому же дороже в реализации, но при этом гораздо более выгодное с точки зрения энергоэффективности. Все описанные способы плохо работают в тёплое время года, поэтому обезопасить коллектор от перегрева можно только его искусственным затенением.

Как правильно подобрать и грамотно смонтировать солнечный коллектор, чтобы обеспечить вашу семью горячей водой? В какой последовательности производится сборка коллектора, какие коммуникации необходимо к нему подвести и какой для этого понадобится инструмент? Всё это вы узнаете из нашей статьи.

Правильно подобранный и грамотно смонтированный вакуумный солнечный коллектор с выносным баком способен обеспечить вашу семью горячей водой в полном объёме не только в летний период, но также осенью и весной.

Количество нагревательных элементов (тепловых трубок) в таких системах пропорционально объёму накопительного бака и при условии правильного монтажа вода в накопителе будет нагреваться полностью за солнечный день. Потому для правильного подбора такого водонагревателя достаточно всего-навсего определиться с суточным объёмом потребления семьей горячей воды.

Если фактический расход трудно определить — можно воспользоваться нормами. Согласно СНиП, суточный расход горячей воды на человека колеблется в пределах от 85 до 115 литров, что зависит от благоустройства жилища. При этом температура горячей воды составляет 55–60 °С.

Подбор солнечного водонагревателя не составляет особого труда, но грамотный монтаж такой системы — более сложная задача. Ведь изначально коллектор поставляется в полностью разобранном виде и для его самостоятельной сборки, монтажа и подключения понадобятся навыки монтажника, кровельщика, сантехника и электрика. Также понадобится инструмент, а главное, умение им пользоваться.

Из чего состоит вакуумный солнечный коллектор

В комплект поставки солнечного коллектора входит:
1. Накопительный бак.
2. Рама для установки (в разобранном виде).
3. Тепловые трубки.
4. Вакуумные трубки.
5. Алюминиевые теплопроводные листы.
6. Фиксирующие чашки.
7. Обратный клапан со сбросом избыточного давления.
8. Автоматический воздухоотводчик.
9. Различные уплотнители и экраны.
10. Крепёжные детали (болты, гайки).
11. Электрический ТЭН.
12. Защитный термостат.
13. Датчик температуры.
14. Монтажный блок.
15. Контроллер.
16. Комплект проводов.
Комплект поставки может изменяться в зависимости от производителя, определённые элементы могут поставляться отдельно от основного набора. Более подробную информацию по конструкции вакуумного солнечного коллектора и предназначению каждого элемента можно узнать в статье по эксплуатации.

Расположение коллектора относительно сторон света и оптимальный угол наклона

Для максимально эффективной работы солнечного водонагревателя необходимо правильно сориентировать его относительно сторон света. Для северного полушария оптимальной является ориентация плоскости коллектора на юг. Чем меньше отклонение — тем лучше. При невозможности сориентировать коллектор на юг, следует выбирать между западом и востоком.

Угол наклона солнечного коллектора относительно плоскости земли должен находиться в пределах от 45 до 55°. Однако для водонагревателя с выносным баком он заранее учтён в конструкции рамы. Достаточно будет установить опоры рамы в горизонтальной плоскости, либо с незначительным уклоном.

При монтаже также необходимо учесть отсутствие затенения вакуумных трубок водонагревателя дымоходами, деталями кровли, деревьями и т. д.

Сборка коллектора и подвод коммуникаций

Для монтажа солнечного коллектора понадобятся следующие инструменты:
1. Рожковые ключи.
2. Торцевые ключи.
3. Разводные и трубные ключи.
4. Дрель или перфоратор.
5. Паяльник для полипропиленовых труб.
6. Отвёртки.
Работы по монтажу солнечного коллектора удобней выполнять бригадой не менее двух человек. Весь процесс сборки можно разбить на несколько отдельных этапов:
1. Сборка рамы.
2. Закрепление рамы на крыше.
3. Подъём бака на крышу и его монтаж.
4. Установка вспомогательных узлов.
5. Подвод водопровода.
6. Заполнение бака водой.
7. Монтаж нагревательных элементов.
8. Подвод электричества к коллектору.
9. Подключение ТЭНа, датчика температуры.
10. Установка котроллера в доме.
11. Запуск системы.
Рассмотрим каждый этап в отдельности.

Сборка рамы

Удобнее всего собирать раму непосредственно на месте, где вы планируете установить систему. Если это будет крыша, то гораздо проще передать по отдельности все детали наверх, чем тянуть туда габаритную конструкцию в сборе. Последовательность сборки рамы указывается в инструкции к изделию.

Все болтовые соединения должны быть крепко зажаты, во избежание раскручивания в процессе работы.

Совет: лучше смазать болты и гайки солидолом, для предотвращения коррозии.

Закрепление рамы на крыше

Солнечный коллектор должен быть надежно закреплён на крыше, поскольку он обладает большой парусностью. Если установка производится на бетонной крыше — можно для закрепления использовать анкера. Если поверхность крыши выполнена из шифера, черепицы и т. д. — закрепление рамы необходимо производить в брус обрешётки мощными шурупами.

Рама коллектора рассчитана на установку на ровной поверхности либо с незначительным уклоном. Для монтажа на наклонной крыше необходимо предусмотреть дополнительные опоры для рамы, которые позволят компенсировать уклон. Места закрепления рамы на кровле необходимо герметизировать для предотвращения протекания.

Подъём бака на крышу и его монтаж

Наиболее сложной задачей на этапе сборки солнечного водонагревателя является подъём накопительного бака на крышу, в виду его большого объёма и веса. В бытовых условиях удобнее всего поднимать бак на тросе, обвязав его плотным материалом, для предотвращения механических повреждений. После подъёма на крышу, бак закрепляется к раме гайками.

Установка вспомогательных узлов

Перед подводом воды к коллектору необходимо смонтировать вспомогательные узлы. К ним относятся:
- датчик температуры;
- ТЭН;
- автоматический воздухоотводчик.
Данные детали монтируются на прокладки, идущие в комплекте с водонагревателем. Для монтажа датчика температуры потребуется торцевой ключ.

Подвод водопровода

Для подвода воды к водонагревателю можно пользоваться любыми трубами, главное, чтобы они были рассчитаны на температуру не менее 95 °С. Оптимальными по цене и качеству являются армированные полипропиленовые трубы. Важной характеристикой таких труб является их морозоустойчивость.

Случаются ситуации, когда минусовые температуры приходят внезапно, и владелец не успевает вовремя слить воду из водонагревателя. Бак замерзает не сразу и может поддерживаться электрическим ТЭНом, а вот трубы при отсутствии разбора воды прихватывает довольно быстро. В такой ситуации металлопласт рвет, в то время как полипропилен после оттаивания сохраняет свои свойства.

Немаловажен подбор диаметра труб. Если вы планируете пользоваться горячей водой в домашних условиях, достаточно будет подобрать диаметр труб, соответствующий диаметру вводного водопровода. Оптимальным вариантом будет 20-я или 25-я полипропиленовая труба. Трубы большего диаметра стоит выбирать, если предусматривается разбор воды из водонагревателя одновременно несколькими потребителями (например, в гостинице).

Также необходимо учитывать, что длина коммуникаций к коллектору довольно большая по сравнению с нагревательными приборами, установленными в доме. И чем дальше коллектор будет находиться от точки разбора воды, тем больше ее придется сливать перед тем, как из крана пойдет горячая вода (в 1 пог. м армированной полипропиленовой трубы Ø 20 содержится ~ 0,13 литров воды, а в 1 пог. м трубы Ø 25 ~ 0,27 литров). Поэтому необходимо устанавливать коллектор максимально близко к точкам потребления с минимальной длиной коммуникаций.

Подробней о работе с полипропиленовыми трубами можно почитать в нашей статье. Для уменьшения теплопотерь трубы обязательно необходимо изолировать. Стоит также учесть, что многие виды изоляции необходимо защищать от воздействия солнечного излучения. Для этой цели отлично подойдет алюминиевый скотч.

Солнечный коллектор в общую систему необходимо подключать параллельно с дополнительными отопительными приборами, если водонагреватель не предусматривается как единственный источник горячей воды. Также необходимо установить клапан со сбросом избыточного давления, который поставляется в комплекте с водонагревателем.

Более детальную информацию по обвязке коллектора можно прочитать в статье по эксплуатации.

Заполнение бака водой

После подключения водопровода к солнечному водонагревателю необходимо произвести заполнение накопительного бака водой и проверить его герметичность, а также просмотреть все соединения трубопроводов на предмет утечки воды. Для этого необходимо на несколько часов оставить бак под давлением. После этого производится внимательный осмотр и, при необходимости, устранение неисправностей.

Монтаж нагревательных элементов

Убедившись в герметичности соединений накопительного бака, можно приступать к монтажу нагревательных элементов. Для этого на медную тепловую трубку надевается алюминиевый теплопроводный лист и силиконовая заглушка. Трубка с листом помещается внутрь стеклянной вакуумной трубки, на нижнюю часть которой надевается фиксирующая чашка. Также на вакуумную трубку надевается резиновый пыльник. Медный наконечник тепловой трубки погружается внутрь латунной гильзы (конденсатора) до упора.

Трубки обработаны термоконтактной смазкой, которую нельзя удалять. Далее производится защелкивание фиксирующей чашки на кронштейне рамы.

Последовательно производится закрепление всех вакуумных трубок на кронштейне. После проводится подтяжка кронштейна и его окончательная фиксация на раме.

После фиксации надевается пыльник, который необходим для защиты трубок от загрязнения и для дополнительной теплоизоляции.

После подключения вакуумных трубок вы уже можете использовать коллектор для нагрева воды, однако еще не сможете контролировать температуру и управлять нагревом бака.

Подвод электричества к коллектору

К солнечному водонагревателю также желательно подключить электропитание. Это даст возможность в полном объеме использовать возможности коллектора. Для этого на раме устройства монтируется монтажный блок, в который необходимо подвести питание 220 вольт и к которому подключается датчик температуры, ТЭН и контроллер. Монтажный блок выполнен влагозащищенным, однако не лишним будет предусмотреть для него козырек или иную защиту от осадков.

Для питания водонагревателя желательно установить отдельный автомат. Поскольку основная нагрузка приходится на электрический ТЭН, мощность которого не более 2,0 кВт, для подвода питания к коллектору необходим кабель сечением 1,5 мм 2 и автомат на 10 А. Также водонагреватель необходимо заземлить.

Подключение ТЭНа, датчика температуры

После установки монтажного блока необходимо подключить электрический ТЭН и датчик температуры по схеме, указанной в инструкции изделия. ТЭН подключается через защитный капиллярный термостат по перегреву воды свыше 95°С.

Провода, термостат и крепежи поставляются в комплекте с водонагревателем. Подключение ТЭНа в коллекторе аналогично подключению ТЭНа в обычном бойлере.

Установка контроллера в доме

Также в монтажный блок подключается контроллер, который дает возможность управлять электрическим нагревом бака, отображает температуру и может также взаимодействовать с дополнительными устройствами, к примеру, электромагнитным клапаном. Контроллер желательно разместить в удобном месте, чтобы иметь возможность отслеживать температуру воды.

Запуск системы

После подключения водопровода и электричества остается запрограммировать контроллер, установив график догрева воды, температуру, которая должна поддерживаться в накопительном баке, и прочие полезные параметры. На этом работа завершена, и коллектор готов обеспечивать вас бесплатной горячей водой. Не стоит, однако, забывать о своевременном обслуживании установки, которое позволит продлить срок службы и эффективность работы солнечного водонагревателя.

Панельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома — это источник дополнительной тепловой энергии. Модули подходят для жилых домов, теплиц, дач, коттеджей, турбаз. Один блок в среднем вырабатывает около 1,5 кВт/час, чего более чем достаточно для поддержания комфортной температуры в весенне-осенний период.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:
- корпус с теплоизоляцией;
- нижний экран, абсорбер;
- радиатор с аккумулирующими ребрами;
- верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.
В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:
- воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
- внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
- происходит нагрев воздуха;
- разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.
В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:
- в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
- перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
- в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.
Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

На КПД воздушного коллектора существенно влияет время года. Так, в декабре коэффициент полезного действия поддерживается на уровне 50%, в октябре и марте увеличивается до 75%.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:
- Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.
Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора
- каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
- для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².
Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:
- Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.
- Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.
- Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.
- Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
- Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.
Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.

Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.

Читайте также: