Виды солнечных нагревателей и их устройство

Изготовить самостоятельно можно даже сварочный аппарат или пилораму, но когда необходимо сделать своими руками устройство, которое будет использоваться в быту, то на первый план выходит обеспечение безопасной эксплуатации изделия.

Сообщества Сделай Сам Блог Как сделать солнечный коллектор своими руками

Солнечный водонагреватель (коллектор)

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 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.

снят

Запасаемся рейками, которые нам в будущем понадобятся для изготовления каркаса.

Нашелся старый резиновый коврик, который зачастую подстилают под дверь.

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.

Из реек сбиваем каркас, таким образом чтобы змеевик свободно помещался между реек

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

Устанавливаем нижнюю рейку каркаса, расстилаем фольгу между резиновым ковриком и каркасом.

С обратной стороны каркаса, набиваем рейки для придания жесткости конструкции.

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

Для подвода воды к змеевику, была приобретена ПВХ трубка.

без стекла

Накрываем нашу конструкцию стеклом и проклеиваем по периметру скотчем.

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 осталось прикрепить бак для аккумулирования горячей 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 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 простенькая конструкция солнечного коллектора, способна нагреть воду в солнечный день, до 70 градусов.

Читайте также:  Схемы разводки отопления от котла в частном доме

Взято с сайта САМОДЕЛКА.

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

  • Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
  • Теплообменный контур
  • Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Принцип работы солнечного коллектора

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Первые в истории солнечные водонагреватели

Впервые водонагреватель, работающий от солнечной энергии, был разработан ещё в 1767 году. Его придумал обычный житель Швейцарии ─ Орас Бнедикт де Соссюр. В своём изобретении он смог добиться просто закипания воды. Но тогда это уже было успехом. И швейцарский изобретатель стал продавать свои водонагреватели.

Орас Бнедикт де Соссюр В 1953 году в Израиле прибор был усовершенствован. Учёный Цви Тавор даже получил за это премию от премьер-министра страны. Эта незатейливая технология нагрева воды всё также популярна и в наш век.

Дачный вариант водонагревателя

На даче можно изготовить самодельные солнечные водонагреватели. Недостатком таких устройств является только отсутствие нагрева во время пасмурной погоды. Солнечный водонагреватель изготавливается из следующих материалов и деталей:

  1. Старого холодильника.
  2. Бака для воды.
  3. Металлопластиковой трубы диаметром 16 мм.
  4. Обрезной доски шириной 200 мм.
  5. Листа сотового поликарбоната.
  6. Стального листа толщиной 3 мм.
  7. Краски по металлу чёрного цвета.

Изготовлением водонагревателя, работающего от солнечной энергии, можно заняться в такой последовательности:

Дачный водонагреватель, сделанный своими руками, устанавливается следующим образом:

  1. Устройство размещается на солнечном участке.
  2. К одному из патрубков водонагревателя подсоединяется тройник, к которому подключается металлопластиковая труба и кран. К второму патрубку следует подсоединить только металлопластиковую трубу.
  3. С другой стороны трубы соединяются с патрубками, выходящими из бака для воды.
  4. Также в систему необходимо установить циркуляционный насос для того, чтобы теплоноситель перемещался из водонагревателя в ёмкость для воды.

    Циркуляционный насос

  5. Через кран водонагревателя система заполняется недорогим моторным маслом. Чтобы исключить вероятность образования воздушных пробок, кран в этот момент должен располагаться в наивысшей точке.
  6. Водонагреватель устанавливается на трубчатую опору как можно выше от земли.

После подключения насоса к электричеству масло будет нагреваться за счёт солнечного излучения, которое будет легко проходить через поликарбонатную пластину. Также в устройстве образуется парниковый эффект, который позволит эффективно использовать устройство даже во время переменной облачности.

Нагретое масло будет передавать воде тепло в резервуаре с установленной морозильной камерой, поэтому его следует утеплить монтажной пеной. Забор горячей воды может быть принудительным с использованием насоса или самотёком, но для этого потребуется установить бак, как можно выше. Для того чтобы нагретое масло на пути к теплообменнику не остывало металлопластиковые трубы следует покрыть по всей длине монтажной пеной.

Изготовление самодельного водонагревателя не только позволит сэкономить денежные средства, но и получить бесценный опыт конструирования сложных устройств своими руками. Если самостоятельно необходимо сделать электродный прибор, то следует обязательно помнить о технике безопасности при обращении с устройствами, работающими на электричестве.

Инструкция по сборке

В первую очередь необходимо определить габариты будущего устройства. Поэтому рекомендовано тщательно провести точный расчет площади, на которой будет находиться устройство. Важным фактором при расчете является определение интенсивности солнечного излучения. В наиболее холодных регионах энергия солнца ослаблена, в южных регионах страны – повышена. Также на расчеты влияет местоположение дома, теплицы или других источников, в которых будет располагаться агрегат. Еще одним немаловажным фактом считается материал нагревательного контура. Чем ниже показатель материала – тем меньше температура воздушного или водяного потока.

Принято считать, что чем больше солнечный аппарат по своим габаритам, тем лучше работоспособность устройства. Но стоит учесть, что батареи, выполненные своими руками, обладают очень низким КПД.

Процесс сборки

Главные этапы работы:

Инструкция по сборке
  • Производство короба;
  • Производство специального теплообменника, а также радиатора;
  • Производство накопителя и аванкамеры;
  • Агрегатирование;

Введение в эксплуатацию;

Производство короба

Для коробки понадобится обрезная доска 30х120 мм ±5 мм. Днище короба делают текстолитовым, оснащая его специальными ребрами. Благодаря пенопласту создается хорошая теплоизоляция. Дно покрывают оцинкованным листом.

Разрешено заменять пенопласт минеральной ватой.

Производство теплообменника

Производство накопителя

Инструкция по сборке

В качестве данного устройства можно использовать непроницаемый сосуд объемом 140-380 л.

Разрешено использовать как цельнокроеную бочку, так и различные сваренные конструкции. Накопительный бак следует изолировать от тепловых потерь. Аванкамера должна быть оснащена шарнирным краном – механизмом, подающим жидкость. Объем аванкамеры должен быть равен 36-40 л.

Агрегатирование

  • В первую очередь устанавливаются накопитель и аванкамера. Высота воды в аванкамере должен быть на 0,8 м выше, чем в накопителе. Необходимо продумать устройство перекрытия жидкости.
  • Коллектор, предназначенный для отопления, закрепляется на каркасе строения. Устройство, предназначенное для нагрева воды, можно разместить на крыше теплицы, оранжереи или дома. Для размещения устройства выбирают южную сторону. Установка должна иметь наклон к горизонту, равный 35-40°.
  • Расстояние между теплообменником и накопителем должно быть не более 50-70 см. В ином случае потери солнечной энергии будут сильно ощутимы.
  • Коллектор должен располагаться ниже накопителя, а накопитель ниже аванкамеры.

Введение в эксплуатацию

Готовую конструкцию необходимо подсоединить к водопроводу.

Для окончательной сборки понадобится специальная запорная арматура в виде различных переходников, сгонов или фитингов. Высоконапорные участки солнечной батареи соединяют специальными трубами диаметром 0,5 дюймов. Для низконапорных участков рекомендовано применять трубы диаметром 1 дюйм.

Инструкция по сборке
  • При помощи нижнего дренажного отверстия конструкция заполняется водой;
  • К устройству присоединяется аванкамера;
  • Производится урегулирование уровней жидкости;
  • Рекомендовано произвести проверку батареи на утечку воды;

После сборки и проверки конструкции можно приступать к эксплуатации;

Заключение

Обогреватель на солнечных батареях исправно функционирует даже при отключении сетевого электроснабжения. Плюсы такого решения:

  • от инвертора питаются бытовые приборы, не только обогреватель;
  • полная пожаробезопасность, если сравнивать с подвальным газовым котлом;
  • отсутствие необходимости дополнительного монтажа внутри помещений;
  • долговечность и отказоустойчивость — кремний не поломается;
  • гарантия производителя до 25 лет;
  • отличная электрическая совместимость с различным типом оборудования.

К минусам относятся:

  • придется чистить поверхность солнечной батареи от дождевых разводов и прочей грязи;
  • дорогая покупка защищена от вандалов и воров;
  • стоимость решения сравнительно велика.

Цена — единственный ограничивающий фактор. Если средства найдены, солнечная батарея на крыше не помешает. Первый водонагреватель (Швейцария) работал за счет солнечной энергии. Вдумайтесь в открывающиеся перед человечеством перспективы использования энергии, подаренной Вселенной.

Источники

  • -nagrevatel-vody
  • -otoplenie/geliosistemy/

Стоит ли изготавливать самодельный водонагреватель

Чтобы это выяснить, нужно вычислить целесообразность установки. Возможно, лучше использовать заводской?

Проведите подсчеты. Для этого нужно учесть:

Расчет проводите по такой формуле:

А = 4200*(65 – 8)*1000 литров = 239,4 МДж

Далее нужно вычислить мощность нагревателя, чтобы довести жидкость до такой температуры:

N = А/t = 239,4 МДж/3600 = 66,5 кВт

Итог: самодельный прибор будет неразумно монтировать в доме или квартире. Дешевле оплатить услуги коммунальщиков.

Однако для летнего пользования он может подойти, ведь жидкость на входе будет уже не 8 градусов, а 15°С. Проведите подсчет:

N = А/t = 4200*(65 – 15)*1000 л = 239,4 МДж /3600 = 58 кВт

Учитывайте:

  • Нагрев от коммунальных предприятий не всегда соответствует заявленным 65 градусам. Чаще всего это 58-59°С.
  • В то же время самодельный бак имеет теплопотери, о которых нужно помнить.

Вывод: для постоянного использования в квартире самодельный водяной нагреватель не подойдет — это не выгодно. Проще установить покупной бойлер . А вот для дачи и летнего душа — отличный вариант.

Вид топлива

Работа техники основана на теплоносителе. Какими они бывают:

  • Газовый водонагреватель. Это наиболее экономичные приборы, однако, самостоятельное изготовление категорически запрещено. Во-первых, это опасно для жизни. На заводах техника проходится множество тестов и проверок, прежде чем поступает в магазин. Во-вторых, даже изготовив нагреватель, вы не получите разрешение на его эксплуатацию. Более того — придется платить штраф.
  • Бойлер на дровах (косвенного нагрева). Самый простой способ: можно организовать небольшую печь, а сверху установить котел.
  • Электрический тип наиболее безопасный. О нем и пойдет речь дальше.

Напорный или безнапорный вариант

Накопительный электроводонагреватель лучше выбирать напорной конструкции — в душе вы получите сильный непрерывный поток. Но для самостоятельного монтажа понадобится организация циркуляционного насоса, которое создаст давление в системе. Это усложняет задачу.

Безнапорный вариант работает проще. Для его создания можно выбрать любую емкость: ведро, кастрюлю. Главное — устанавливать емкость повыше, чтобы был хороший ток воды.

Минус безнапорных систем — невозможность равномерного смешивания холодной и горячей жидкости. Поэтому выполнять нагрев нужно до 40 градусов и сразу использовать содержимое.

Из чего изготовить бак

Корпус — это основа будущего бойлера. Для его создания потребуется стойкий к коррозии и ржавчине материал. Можно применять нержавеющую сталь, алюминий, пластик. Железо также используется, если его обработать специальной защитной краской, иначе вода будет малопригодна.

Важно! Если вы хотите изготовить бак самостоятельно, вам понадобится сварочный аппарат, а также опыт работы сварщика.

По итогу в емкости будет скапливаться вода и нагреваться ТЭНом. Можно брать готовые резервуары: например, выполнить корпус из газового баллона, бочки из пластика.