Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому

Можно ли снизить затраты для отопления частного дома? Для решения этой проблемы устанавливают эффективные котлы с максимальным показателем КПД до 100%, монтируют радиаторы с оптимальным значением теплопередачи. Но помимо этого можно использовать альтернативные источники энергии, благодаря которым можно сделать бесплатное отопление частного дома своими руками с фото и видео. Но сначала рассмотрим их специфику.

Воздушный солнечный коллектор, сделанный своими руками

Воздушные коллекторы любой конструкции использовать как основное отопление не удастся: слишком низкая эффективность. А все потому, что теплоемкость воздуха во много раз меньше, чем воды. Но в качестве дополнительного источника тепла для снижения расходов за отопление — это вполне возможно.

Этот воздушный коллектор занимает всю южную стену. Благо, выходит она на задний двор и ничем не затенена. Скажем сразу: получилось неплохо по эффективности. При дневной температуре +2oC на выходе воздух был +65oC.

Итак, очищаем, ровняем, на всю поверхность стены прикрепляем черную плотную пленку (от 100 до 200 мк). Для лучшего эффекта можно под пленку теплоизоляцию набить, так будет нагрев еще более значительным. Но без изоляции стена будет служить теплоаккумулятором, так что можно и так.

Вверху справа и слева делаем два отверстия, через которые будет происходить обмен воздуха. По контуру каждого из них набиваем бруски. Бруски (20*40 мм) крепим и по периметру стены, и на расстоянии примерно 80 см снизу и сверху поперек стены. По опыту эксплуатации можно уже сказать, что лучше поперечные промежуточные бруски не делать сплошными, а оставлять зазоры в 15-20 см. Получится своеобразный лабиринт. К нижним и верхним брускам крепим заглушки для выбранного профиля профнастила.

Теперь на собранную раму устанавливаем гофрированные листы, окрашенные в черный цвет. Цвет может стать проблемой — нет у нас в продаже такого. Но выйти из положения можно, покрасив поверхность черной термостойкой краской.

Для крепления листов профнастила и одновременно, для устройства лабиринта нужно в местах стыка листов прибивать вертикальные планки. Только они не должны доходить до поперечных перекладин. Так будет воздух свободнее двигаться и эффективность его нагрева повысится.

Это уже почти финал

Закрепив листы профнастила, все стыки хорошо нужно загерметизировать. С боков  заложить кусками пенополистирола, плотно забить щели чем-то, все это замазать герметиком. Тоже проделать внизу и вверху. С местами стыка листов все чуть проще: заполняем герметиком. Черный герметик, больше подходит по цвету, но это жаростойкий, дорогой. А те, что дешевле — красного цвета. Наверное, можно все залить силиконом, но в данном случае использован черный.

Теперь поверх профнастила набиваем каркас для стекла. Чем больше будет лист стекла, тем большую его толщину нужно брать. Это не очень хорошо с финансовой точки зрения. К тому же светопропускание у толстого стекла меньше. Потому решетку собираем под не очень большие  фрагменты стекол. Слишком маленькие куски — это тоже нехорошо: много стыков. Много стыков — значит, через них может утекать тепло, и к тому же швы отнимают полезную площадь, через которую попадает в наш воздушный коллектор солнце. Чтобы бруски не портили картину, и также служили общему делу собирания тепла, их красим в черный цвет.

На готовую и высохшую решетку крепим стекла (можно использовать прозрачный пластик, но нужно смотреть чтобы он хорошо пропускал свет). Нормальная толщина стекла 3-5 мм. Все стыки заделываем силиконовым герметиком. Герметик распределить ровно не получилось, потому все заклеено еще и черным скотчем. Хотя, наверное, зря. Зато получилось красиво. Осталось только собрать воздуховод. Сложного тут ничего нет: приделываете гофро-рукав или собираете конструкцию из жести, к ней крепите вентилятор. В этом варианте был использован канальный, а крепить его пришлось при помощи кусков от старой велосипедной камеры. Вот и все, воздушный коллектор для отопления своими руками собран.

Шаг 2: Готовим основание

Возьмите светильник и сделайте следующее:

  • Удалите старые лампы.
  • Снимите крепления ламп.
  • Удалите остальные внутренности.
  • Скрепите углы корпуса светильника с помощью саморезов.
  • Промажьте герметиком углы, а также все щели и отверстия в светильнике.
  • Залепите все большие отверстия алюминиевым скотчем.
  • Перед тем, как начать красить каркас черной краской, дайте силикону высохнуть в течение ночи.

Шаг 3: Красим

Покраска каркасов проводится в следующем порядке:

  • Наденьте одежду, которую не жалко испортить краской.
  • Наденьте защитные перчатки.
  • Накройте газетой предметы и поверхности, чтобы защитить их от попадания краски.
  • Очистите и помойте водой с мылом все корпуса светильников и затем просушите их.
  • Покрасьте светильники со всех сторон и дайте им высохнуть в течение ночи.

Воздушные солнечные коллекторы для отопления дома

Кроме вышеописанных солнечных коллекторов в которых  с помощью солнечной энергии нагревается жидкость можно изготовить своими руками конструкции в которых нагревается воздух. Такой солнечный коллектор можно использовать для дополнительного отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в его теплообменник, нагревается там и подается обратно в помещение.

Теплообменник для такой гелиоустановки может быть изготовлен из листового металла, тонкостенных металлических труб, а также даже из банок от пива или других напитков. Сами конструкции таких коллекторов мы рассмотрим в другой статье этой рубрики.

Геотермальное отопление дома

Схема работы геотермального отопления

Для практического применения по-настоящему полезного бесплатного отопления дома рекомендована установка геотермальных систем. Они представляют собой три контура, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Сделать подобное бесплатное отопление дома только своими руками проблематично. Загвоздка может заключаться в организации основных компонентов системы:

  • Наружный контур. Должен располагаться в грунте на глубине не менее 10 м. Альтернатива – погружение труб в близлежащий водоем. Важно, чтобы температура среды была на 7-8°С выше, чем на поверхности;
  • Средний контур. В нем с помощью теплообменника энергия от нагретой воды (не менее 10-12°С) передается хладагенту. После сжатия в компрессоре его температура повышается до 65-70°С;
  • Внутренний контур. Для бесплатного отопления своими руками с помощью геотермальной установки нужно передать температур хладагента воде в системе отопления. Эту функцию выполняет второй теплообменник.

Однако еще на этапе проектирования нередко сталкиваются с проблемой самостоятельной организации бесплатного отопления частного дома. Прежде всего – в установке труб наружного контура. Предварительно выполняется расчет глубины залегания магистрали, где температура будет оптимальной в зимнее время. Использование водоема, как основной среды с повышенной температурой не всегда возможно физически.

Для бесплатного отопления, сделанного своими руками, с тепловым насосом типа «вода-земля» нужно предварительно проверить глубину замерзания водоема. Трубы должны располагаться ниже этой точки на 15-20 см.

Тепловой насос для отопления

Все остальное делается самостоятельно. Пример организации бесплатного отопления частого дома своими руками показан на видео:

Солнечный коллектор: устройство и принципы работы

В общем, принцип нагревания воды с помощью солнца понимают все, однако, как работает солнечный коллектор, на самом деле, знают немногие. На этот счет существует немало распространенных заблуждений.

Чтобы рассеять эти заблуждения и понять, как работает солнечный коллектор, нужно разобрать в деталях все непонятные, для большинства моменты

Хотя нагревать воду за счёт солнечного тепла люди умеют не первое столетие, современный высокоэффективный гелио-коллектор — продукт уже XX века и всё более популярный в веке XXI.

Обратите внимание

Солнечные коллекторы работают по простому принципу — они сконструированы таким образом, чтобы поглощать как можно больше тепла из солнечного излучения, но при этом как можно меньше полученного тепла излучать обратно в окружающую среду.

То есть, чем больше солнечных лучей попадает на коллектор, тем больше тепла он произведёт. Эта особенность гелиоколлекторов стала причиной возникновения нескольких стереотипов, касающихся их работы.

Например, что гелиоколлекторы способны получать тепло только в солнечную погоду, а при облачности от них нет никакой пользы.

На самом деле даже в облачную погоду коллекторы поглощают тепло из рассеянного света, пусть даже количество этого тепла будет меньше, чем в ясный день.

Другое распространённое мнение: гелиоколлекторы эффективны только летом. Пик их производительности, действительно, совпадает с пиком инсоляции, а это для нашей страны, примерно,  с мая по август.

Однако, они получают тепло от солнца на протяжении всего года, просто по мере сокращения светового дня количество этого тепла становится всё меньше, а сохранить его из¬за снижения температуры воздуха в окружающей среде — всё труднее.

При наличии хорошей теплоизоляции и высокого КПД, коллекторы способны поставлять тепло для системы ГВС и отопления даже в холодную погоду — пусть и не столь много, как летом.

В любом случае, используя гелиоколлекторы, стоит предусмотреть резервный источник тепла — он примет на себя нагрузку по нагреву воды и теплоносителя системы отопления в те периоды, когда полученного от солнца тепла станет недостаточно.

Хотя солнечное тепло налогом не облагается, для того, чтобы его использовать, сначала придётся вложиться в покупку и монтаж гелиоколлекторов и другого оборудования гелиосистемы.

Важно

Причём, если для подогрева небольшого количества воды для дачного домика летом или для бассейна можно обойтись неприхотливой моделью с низким КПД, то для полноценного теплоснабжения жилого дома понадобятся коллекторы иного, более высокого уровня эффективности и более высокой цены соответственно.

Существенные стартовые затраты на создание гелиосистемы отпугивают многих потенциальных покупателей. Однако нужно понимать, что при длительной эксплуатации гелиосистемы потраченные средства окупятся.

Ведь, солнечные коллекторы позволяют уменьшить годовой расход топлива на ГВС, а при определённых условиях — и на отопление.

Поэтому, чем дороже вид топлива, который применяется для теплоснабжения дома, тем короче срок окупаемости гелиосистемы.

Распространено мнение, что использование солнечных коллекторов рационально только в очень немногих регионах Украины, в основном, в южных областях и в Крыму.

Однако практика показывает, что в условиях отсутствия дешёвого топлива для котлов гелиоколлекторы рентабельны во многих областях страны — пусть они и не смогут работать так же эффективно, но всё равно позволят существенно сэкономить на топливе для котлов летом и в межсезонье (в зависимости от модели коллектора).

Принято считать, что использование гелиоколлекторов имеет смысл при среднегодовом приходе солнечной энергии свыше 1000 кВт*ч на 1 м2 горизонтальной поверхности, а под эту характеристику подпадает существенная часть территории Украины

Читайте также:  Виды и характеристики терморегуляторов для радиатора отопления

В следующих публикациях мы рассмотрим, непосредственно, строение двух самых распространенных видов солнечных коллекторов: плоских и вакуумных

(Продолжение следует)

Плюсы вентиляции и отопления на солнечной энергии:

    Такая система работает совершенно автономно. Вентилятор включается от выработанного под действием солнца электричества, циркуляция воздуха происходит без участия дополнительных приспособлений.

    Солнечная энергия бесплатна, экологична и доступна абсолютно всем.

    Уменьшаются расходы на отопление, а в некоторых случаях и это и вовсе позволяет отключиться от центрального отопления. После того, как система себя окупает (около 3-4 лет), она начинает работать бесплатно, не тратя никаких ресурсов, кроме солнечного излучения.

    Купить воздушный солнечный коллектор может любой желающий, это не требует серьезных финансовых затрат.

    Для поддержания комфортной атмосферы одноквартирного дома достаточно одной небольшой панели, установленной на южную стену постройки.

Этот способ использования энергии солнца активно применяется в Европе уже не одно десятилетие. Наиболее передовые в области солнечной энергетики страны (Германия, Франция) применяют воздушные коллекторы в промышленных масштабах: для поддержания требуемой влажности воздуха на складах с продукцией и в цехах, для вентиляции помещений; фермеры используют технологию для создания оптимального климата в хлевах и зернохранилищах.

Самыми популярными направлениями применения воздушных коллекторов в России являются:

    вентиляция и отопление частных домов;

    вентиляция бань и банных помещений;

    поддержание необходимой влажности в зимних садах и оранжереях.

Сейчас на российском рынке большой выбор воздушных коллекторов от отечественных и зарубежных производителей. Широкий модельный ряд позволяет выбрать наиболее отвечающую индивидуальным требованиям каждого покупателя систему, которая будет эффективно работать именно в его условиях.

Если у вас дополнительные вопросы по солнечному отоплению и ГВС, пожалуйста обращайтесь к куратору направления «коллекторы, тепловые насосы» Владимиру: т.

В наше время, когда исчерпываются природные ресурсы, люди все чаще ищут альтернативные источники энергии. А что может быть лучше энергии солнца – общедоступной, неисчерпаемой и, если можно так выразиться, дармовой?

И вот совсем недавно при изучении возможного применения солнечного света учеными был изобретенвоздушный коллектор – прибор, поглощающий солнечную энергию и превращающий ее в тепло, которое впоследствии передается теплоносителю. Зачастую теплоносителем выступает жидкость, но нередко используется и воздух – более того, бывают ситуации, когда воздушные приборы даже более эффективны.

Вполне очевидно, что главным отличием коллектора является используемый им в работе теплоноситель – в данном случае обыкновенный атмосферный воздух. В принципе, такое устройство выполняется сегодня в двух вариантах:

  • в виде плоской перфорированной или гофрированной панели ;
  • в виде системы металлических труб , хорошо проводящих тепло.

Воздух здесь подогревается при контакте с металлом, а ребра на поверхности панели при этом лишь увеличивают теплоотдачу. Всю конструкцию желательно установить на южной стене здания, а также качественно теплоизолировать. Характерно то, что циркуляция теплоносителя бывает естественной и принудительной (с использованием вентиляторов).

Воздушные коллекторы могут работать при значительно меньшей температуре, чем жидкостные. К примеру, в обычной гелиосистеме оптимальная температура для работы коллектора – 50°С и выше, в то время как воздушным хватит и 25°С. Это позитивно сказывается на эффективности описываемых нами устройств, ведь чем ниже температура, тем меньшие теплопотери.

Сферы применения

Столь низкая популярность приборов объясняется очень просто: у воздуха достаточно низкая теплопроводность Эту проблему можно решить укрыванием коллектора после захода солнца.

Видео – Солнечный коллектор из алюминиевых банок

Сравниваем с обычными система отопления

Если сравнивать это оборудование с газовым или электрическим, то оно имеет гораздо больше преимуществ. В первую очередь это экономия топлива. Летом солнечное отопление способно полностью обеспечить проживающих в доме людей горячей водой. Осенью и весной, когда ясных дней мало, оборудование можно использовать для снижения нагрузки на стандартный котел. Что касается зимней поры, то обычно в это время эффективность работы коллекторов очень мала.

Но кроме экономии топлива использование оборудования, работающего на солнечных батареях, снижает зависимость от газа и электричества. Для установки солнечного отопления не нужно получать разрешение и установить его сможет каждый, кто имеет элементарные знания в сантехнике.

Смотрим видео, критерии подбора оборудования:

Еще один плюс – это большая продолжительность работы коллектора. Гарантированный срок службы оборудования составляет не менее 15 лет, значит на этот период ваши коммунальные платежи будут минимальными.

Однако, как и у любого устройства у коллектора имеются некоторые недостатки:

  • На солнечные водонагреватели для частного дома цена достаточно высокая;
  • Невозможность использования как единственного источника тепла;
  • Необходима установка бака-накопителя.

Есть и еще один нюанс. Эффективность работы солнечного отопления зависит от региона. В южных районах, где активность солнца высока оборудование будет иметь самый большой КПД. Поэтому наиболее выгодно использовать такое оборудование на юге и менее эффективным оно будет на севере.

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

Прежде, чем приступать к установке оборудования, входящего в отопительную систему необходимо изучить его возможности. Для того чтобы узнать сколько тепла потребуется на обогрев дома необходимо рассчитать его площадь. Важно правильно выбрать место для установки солнечного коллектора. Оно должно быть максимально освещенным на протяжении дня. Поэтому обычно оборудование устанавливаются на южной части крыши.

Читайте также:  Все о давлении в системе обогрева высотного дома

Выполнение монтажных работ лучше доверить специалистам, потому что даже небольшая ошибка в установке системы солнечного отопления приведет к значительному снижению эффективности системы. Только при правильной установке солнечного коллектора он прослужит до 25 лет, причем полностью окупив себя за первые 3 года.

Если здание по каким-либо причинам не подходит для установки оборудования, то можно разместить панели на соседнем строении, а накопитель поставить в подвале.

Преимущества солнечного отопления

Нюансы, на которые стоит обратить внимание при выборе этой системы были рассмотрены выше. И если вы все сделали правильно, то ваша система отопления на солнечных коллекторах доставит вам только приятные моменты. Среди ее достоинств следует отметить:

  • Возможность круглогодичного обеспечения дома теплом, с возможностью регулировки температуры;
  • Полная автономия от централизованных коммунальных сетей и снижение финансовых расходов;
  • Использование солнечной энергии на различные нужды;
  • Длительный эксплуатационный срок оборудования и редкие аварийные ситуации.

Единственное, что останавливает потребителей от покупки солнечной системы для отопления частного дома – это зависимость их работы от географии проживания. Если в вашем регионе ясные дни редкость, то эффективность оборудования будет минимальной.

Но все же несмотря на все препоны такой коллектор считается одним из самых распространенных альтернативных источников тепла.

Правила эксплуатации

Чтобы получить эффективный нагрев бассейна солнечным коллектором, надо правильно его эксплуатировать. Существует ряд правил, которые желательно выполнять:

Правила эксплуатации
  1. Оптимальным местом установки аккумулирующего оборудования является крыша здания, но как можно ближе к бассейну.
  2. Гелиоколлектор эффективнее работает при горизонтальном расположении. Допускается вертикальная установка, но с максимальным наклоном 30 о.
  3. Подающие трубы располагают выше по отношению к обратному трубопроводу. Это связано с тем, что по закону физики горячая вода направляется вверх.
  4. Лицевую сторону аккумулирующего устройства всегда располагают на южную сторону. Допускается отклонение максимум до 45о.
  5. Если в течение дня участок освещается солнцем менее 5 часов, то он не подходит для установки коллектора.

По окончании купального сезона в бассейне из аккумулирующего устройства сливают остатки воды. Оставлять жидкость нельзя, так как зимой она замерзнет, разорвет трубки.

Элементы солнечной отопительной системы

Система солнечного отопления состоит из:

Гелиосистемы также позволяют обустроить теплые полы, причем расходы, связанные с покупкой и монтажом оборудования быстро окупятся.

Элементы солнечной отопительной системы

Для создания коллектора потребуются такие материалы:

  • змеевик от старого или неисправного холодильника;
  • рейки для сборки каркаса;
  • фольга, обычное стекло;
  • резиновый коврик;
  • емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

загородного домаПри сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

Элементы солнечной отопительной системы
  1. На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
  2. Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
  3. Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Распространение и эффективность

Солнечные коллекторы активно используют в Европе и Америке, Китай очень активно увеличивает производство и наращивает общую площадь. За ним подтягивается и Россия, ведь именно из Китая завозят всё больше недорогих моделей солнечных коллекторов. Но до лидеров ещё очень далеко – по оценкам экспертов, в расчёте на 1000 человек у нас 0,2-0,3 квадратных метра площади коллектора. Например, в странах Северной Европы 150-300 квадратных метров, а на Кипре 800.

Впрочем, даже по этим цифрам заметно, что климат – важный фактор, от которого зависит распространённость солнечных коллекторов. В солнечных странах, вроде Кипра или Израиля, ими пользуются очень многие, иногда существенно больше половины всего населения. В Северной Европе же этот показатель в разы ниже. Потому возникают вопросы насчёт того, насколько вообще эффективны коллекторы в российских условиях.

Расчёты отечественных учёных из Института высоких температур РАН показывают, что их эффективность достаточно высока, но важна и рентабельность – пока они стоили дорого, срок окупаемости был слишком долгим для массовой установки. Теперь, когда они стремительно дешевеют, всё большее количество домовладельцев начинает ими обзаводиться. В особенности это относится к южным районам страны.

Распространение и эффективность

Максимальной эффективности может достичь коллектор, ориентированный на юг. Отклонение не должно превышать 40°, при этом выработка энергии может упасть на 20%. Оптимальный угол наклона – 35-45°, иначе оптические потери энергии значительно возрастут, так как её будет отражать защитное стекло. При этом коллектор должен находиться на открытом пространстве, как можно реже находящемся в тени, так что рядом не должны располагаться возвышенности, здания такой же или большей высоты, деревья.

Из-за таких требований лучше всего, если ещё при проектировании жилища предусматривается, что на нём будет установлен коллектор, так можно будет добиться от него максимальной производительности в тех пределах, которые позволяет климат местности. Срок окупаемости – примерно 8 лет, но может сильно отличаться в зависимости от особенностей конструкции, стоимости, природных условий.