Воздушный солнечный коллектор для отопления дома. Как сделать воздушный солнечный коллектор Воздушный коллектор своими руками

Что такое солнечный коллектор

Задача солнечного коллектора – собрать тепловую энергию солнечного излучения и передать ее какому-либо веществу, которое далее передаст ее «адресату». Это вещество называется теплоносителем и в качестве которых могут выступать либо жидкости (чаще всего это вода), либо газы (почти всегда это воздух).

Вода является более эффективным теплоносителем, так как ее теплоемкость гораздо выше, чем воздуха, но ее применение связано с определенными трудностями: сброс излишнего тепла летом или защита от замерзания зимой. Воздух не сможет передать такое количество энергии, зато конструкция воздушных коллекторов гораздо проще, они гораздо надежнее и безопасней. Да и сделать солнечный воздушный коллектор своими руками гораздо проще, чем водяной. Кстати, именно воздух является первым теплоносителем, который стал применять человек. Какие преимущества есть у воздуха, как у теплоносителя:

Воздух не подвержен замерзанию и закипанию.
Воздух не обладает токсичностью.
Воздух не надо наделять какими-то особыми качествами (в водных системах добавляют антифризы), он всегда доступен.

Воздушные широко применяются в системах воздушного отопления как жилых зданий, так и подвалов, гаражей, хранилищ. В каких именно странах воздушные гелиоустановки применяются наиболее широко, очень красноречиво свидетельствует диаграмма.

Видно, что наиболее экономически развитые страны нисколько не пренебрегают возможностями Солнца по нагреву воздуха. А мы, увы, пока входим в число многих 4,3% прочих.

Устройство и принцип работы воздушного солнечного коллектора

Солнечный воздушный коллектор состоит из нескольких основных частей:

Вся конструкция коллектора помещена в прочный и герметичный корпус, который обязательно снабжен тепловым изолятором. Тепло, попавшее внутрь коллектора не должно «утекать» наружу.
Главная деталь любого коллектора – это солнцеприемная панель, которую еще называют поглотителем или абсорбером. Задача этой панели принять солнечную энергию, а затем передать ее воздуху, поэтому она должна быть изготовлена из материала с наибольшей теплопроводностью. Такими свойствами из доступных в быту являются медь и алюминий, реже сталь. Для лучшей теплоотдачи нижнюю часть абсорбера делают как можно большей площади, поэтому могут применяться ребра , волнистая поверхность, перфорация и другие способы. Для лучшего поглощения солнечной энергии приемная часть абсорбера окрашивается в темный матовый цвет.
Верхняя часть коллектора герметично закрывается прозрачной изоляцией в качестве которой может применяться закаленное стекло или оргстекло, или поликарбонатное стекло.

Ориентируют на юг и придают поверхности такой наклон, чтобы максимальное количество солнечной энергии попадало на поверхность. Как говорят специалисты – для максимальной инсоляции. Холодный наружный воздух естественно или принудительно попадает в приемную часть, проходит через ребра абсорбера и выходит с другой части, снабженную фланцем для стыковки с воздуховодом, ведущим внутрь отапливаемого помещения. Стоит отметить, что вариантов конструкций солнечных коллекторов существует масса и вышеописанная показана только для примера.

Воздушное отопление при помощи солнечных коллекторов не может в нашей климатической зоне полностью заменить основное отопление, но оно будет очень хорошим подспорьем даже в морозные зимние солнечные дни.

Цены на популярные модели солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы

Определение места установки и доступной площади

Прежде всего, надо определиться с местом установки солнечного воздушного коллектора, так как это сильно может повлиять на его производительность. При этом следует учесть несколько факторов:

Воздушный солнечный коллектор следует располагать как можно ближе к тому месту, куда будет поступать подогретый воздух, так как потери в воздуховодах могут стать такими, что применение коллектора окажется нецелесообразным.
Коллектор следует располагать на южной стороне дома или другого строения и по возможности под определенным наклоном, обеспечивающим максимальную инсоляцию. Если это недоступно, то надо стараться установить как можно ближе к южной стороне. Зависимость инсоляции от азимута и угла установки показана на диаграмме.

Окружающие предметы, здания строения и растения не должны мешать естественному освещению поверхности коллектора.

В выбранном месте, отвечающим всем условиям, следует посмотреть какой площади солнечный коллектор можно разместить. Очевидно, что чем больше будет площадь коллектора – тем он будет производительней.

Выбор конструкции абсорбера коллектора

Абсорбер (поглотитель) – важнейшая часть любого солнечного коллектора и от его конструкции во многом будет зависеть производительность. У заводских моделей применяются детали из специальных сплавов, имеющих особое высокоселективное покрытие, но это в основном и определяет высокую цену. Наша же задача – найти такой материал, который доступен и, тем не менее, будет хорошо справляться со своей функцией – улавливать солнечное тепло и передавать его воздуху.

И таким доступным материалом является обычная алюминиевая банка из-под Кока-Колы, пива или других напитков. Как собрать нужное количество пустой тары мы описывать не будем, а лучше сосредоточимся на тех замечательных свойствах, которые позволяют использовать алюминиевые банки в качестве абсорбера:

Алюминиевая банка для напитков — идеальный материал для абсорбера коллектора

Во-первых, банки изготовлены из алюминия (очень редко встречаются стальные), а он имеет очень высокую теплопроводность.
Во-вторых, все банки из-под любых напитков имеют одинаковые размеры: нижний диаметр 66 мм, верхний диаметр 59 мм, высота у банки 0,5 л – 168 мм.
В-третьих, банки сделаны таким образом, чтобы в упаковке они размещались друг над другом , то есть они замечательно стыкуются.
И, наконец, тонкий алюминий, из которого сделаны банки, легко обрабатывается доступным инструментом .

По мере накопления нужного количества алюминиевых банок их надо тщательно отмывать с моющим средством и просушивать. Иначе в дальнейшем они будут источать неприятный запах, с которым будет справиться сложнее.

Изготовление корпуса коллектора и его теплоизоляция

В зависимости от доступной площади размещения коллектора рассчитываются его габаритные размеры. В данной статье предлагается сделать солнечный воздушный коллектор размером 8 на 8 алюминиевых банок 0,5 л, что по габаритным размерам составит примерно 1400*670 мм. Одного листа фанеры толщиной 21 мм стандартного размера 1525*1525 мм хватит на изготовление всего солнечного коллектора, а толщина фанеры обеспечит необходимую прочность и жесткость конструкции.

Для изготовления корпуса необходимо:

Тщательно разметить лист фанеры. Для коллектора понадобится:

Задняя стенка размером 1400 *670 мм.
Две боковые стенки 1400*116 мм.
Две торцевые стенки 630*116 мм.
Две направляющие для банок 630*116 мм.

При разметке стоит учесть то, что для дальнейшей обработки краев деталей надо давать припуск по 3-5 мм с каждой стороны. Чтобы нарезка происходила без сбоев лучше линии прочерчивать ярким маркером.

Резать фанеру лучше всего дисковой пилой, причем чем меньше будут зубья у диска – тем лучше. Для более ровного реза можно воспользоваться направляющей, в качестве которой можно использовать лист ДСП с заводской кромкой. Направляющую можно притянуть к листу фанеры струбцинами.

Если рез будет идти поперек волокон, то лучше предварительно острым ножом по металлической линейке прорезать верхний слой, так меньше будет сколов. После раскроя листа на детали если кромки неровные – их можно обработать фрезерной машиной по шаблону до идеально ровных и перпендикулярных.

Пришло время собирать каркас. Для этого надо:

К задней стенке коллектора прикрепить две боковые стенки. Крепить можно мебельными шурупами 6,3*50 мм – их еще называют конфирматами . Только перед этим обязательно надо предварительно пройтись сверлом диаметром 4 мм. Для крепления можно использовать и обычные шурупы, и различные уголки. Коллектор должен иметь герметичный корпус, поэтому целесообразно промазывать скрепляемые поверхности силиконовым герметиком.

К задней стенке, а затем и к боковым крепятся торцевые стенки. После этого проверяется правильность сборки и размеры.

Задние и боковые стенки коллектора необходимо обязательно утеплить и для этого как нельзя лучше подходит экструдированный пенополистирол (ЭППС) толщиной 2 см. Перед тем как приклеивать утеплитель к стенкам, необходимо обработать фанеру антисептическим средством или просто покрасить, так как в этих местах может конденсироваться влага.

Листы ЭППС можно приклеить к поверхности фанеры монтажной пеной, акриловыми «жидкими гвоздями», клеем «Мастер», клеем «Момент», - в любом случае он будет надежно держаться. Главное, чтобы в описании клея пенопласт был указан в качестве одной из склеиваемых поверхностей. Во время клейки утеплителя надо добиться того, чтобы все стыки были полностью закрыты. При необходимости в дальнейшем они могут «задуваться» монтажной пеной.

После того как вся внутренняя поверхность коллектора будет утеплена, ее можно обклеить отражающей теплоизоляцией, которая представляет собой основу из стеклоткани или вспененного полиэтилена и алюминиевую фольгу. Очень часто эти материалы имеют клеящую основу, что очень удобно, а если нет, то можно приклеить на любой подходящий для этого состав. Стыки обязательно надо проклеить алюминиевым скотчем.

Изготовление направляющих для абсорбера

Чтобы колонны из алюминиевых банок точно держали свою геометрию, необходимо изготовить для них направляющие. Для этого ранее были вырезаны два куска фанеры 630*116 мм, которые надо разметить и высверлить следующим образом:

От верхней части отступить 53 мм и прочертить линию параллельную длинной стороне.
Полученную линию разделить на 9 равных отрезков, то есть по 70 мм, поставить метки. Они будут центрами отверстий.
Сверлом для дерева коронка-чашка диаметром 57 мм надо высверлить отверстия в фанере. Но перед этим лучше померить в нижней части банки диаметр опорного кольца устойчивости, так как размеры могут варьироваться. При необходимости выбрать другое сверло. Банка должна входить в отверстие достаточно плотно. При работе на сверло сильно не нажимают и периодически дают ему отдохнуть.

Аналогично делается разметка на верхней направляющей. Диаметр головной части банки немного больше (57,4), чем заднего опорного кольца, поэтому перед высверливанием лучше померить его штангенциркулем и подобрать соответствующую коронку-чашку, а после примерить верх банки.

Изготовление абсорберов

Для подготовки банок к монтажу следует выполнить ряд операций:

Все банки надо проверить постоянным магнитом. Очень редко, но встречаются банки из стали, которые надо отсортировать.
В верхней части банки ножницами по металлу делаются надрезы от от верстия к краям, а затем эти «язычки» заправляются внутрь. Работать следует в перчатках, чтобы избежать порезов от острых краев алюминия. Направить острые язычки внутрь банки и выровнять края отверстия поможет кусок полимерной трубы, зажатой в тисках. Подобным образом обрабатываем все 64 банки.

Настало время заняться нижней частью. Для этого коническим сверлом по металлу в донышке просверливаются три отверстия диаметром примерно 20 мм расположенные под 120° друг к другу. Для того чтобы не помять банку, ее надо поместить в упругую оправку (например, кусок трубной изоляции) и не сжимать сильно руками. Так обрабатываются все банки.

Для склеивания банок лучше всего воспользоваться высокотемпературным клеем-герметиком High Heat Mortar на основе силикатного цемента . Его применяют для герметизации печей, каминов, дымоходов. Возможно, его огнестойкость для коллектора будет избыточной, но «запас карман не тянет».

Для того чтобы банки во время склеивания выдерживали линию, надо изготовить шаблон из двух ровных досок, скрепленных между собой под углом в 90°. Для прилегания банок к поверхности шаблон ставят наклонно и опирают о стену.

Перед склеиванием банки обезжиривают любым доступным растворителем (ацетон, № 646, 647). Эту работу лучше делать на улице.
Перед началом следующего этапа на руки надо надеть резиновые перчатки, а рядом иметь емкость с водой. Склеиваемые поверхности увлажняются, из пистолета выдавливается ровной «колбаской» клей-герметик на нижнюю часть банки, а затем она стыкуется с верхней частью банки, находящейся ниже.

Увлажненным пальцем в перчатке разравнивается выдавившийся клей так, чтобы весь стык и поверхность рядом с ним была укрыта клеем. Затем все эти операции повторяются для всех банок одного столбика (8 штук). После этого все банки ставятся в шаблон, выравниваются и прижимаются сверху грузом.
После того как к лей затвердеет, столбик снимают и аккуратно укладывают на горизонтальную поверхность. Подобным образом собирают другие столбики из банок.

Пока полностью высыхают заготовки можно окрасить заднюю стенку солнечного коллектора и направляющие для банок в черный матовый цвет. В хороших автомагазинах всегда можно найти такую краску, предназначенную для глушителей или тормозных барабанов.

Боковые стенки коллектора окрашивать не надо, поэтому их надо закрыть газетами, прикрепленными малярным скотчем. После обезжиривания поверхностей краску наносят в два слоя.

Сборка воздушного солнечного коллектора

Пора начать сборку батареи абсорбера. Для этого каждый столбик укладывается в соответствующую направляющую вначале снизу, а затем сверху. Перед стыковкой банки промазываются герметиком, а потом увлажненным пальцем герметик разравнивается. На этом этапе надо быть особенно внимательным. Собирать лучше на горизонтальной поверхности. После сборки и проверки всех соединений можно аккуратно стянуть две направляющие резиновым жгутом и оставить высыхать.
Когда вся конструкция поглотителя высохнет ее можно аккуратно поднять и поместить поверх короба так, чтобы расстояния сверху и снизу были одинаковыми. После этого делается разметка положения направляющих, ведь для их монтажа в короб придется вырезать канавку в утеплителе так, чтобы они плотно сели и уперлись в фанерный лист задней стенки. После монтажа направляющие планки крепятся с торцов через боковины мебельными шурупами-конфирматами . После этого все стыки заделываются герметиком.

Для входа и выхода воздуха сразу надо предусмотреть отверстия, которые лучше всего сделать в задней стенке. Лучше всего для этого воспользоваться готовыми решениями в системе пластиковых вентиляционных каналов, а именно пластины настенные с фланцем, которые можно легко вмонтировать в заднюю стенку в местах входа и выхода не занятых адсорбером. Для этого в фанерном листе и утеплителе прорезается прямоугольное отверстие по размерам пластины, а затем она крепится к стенке на шурупы через слой герметика.

Если возникнет необходимость перейти на круглый воздуховод, вмонтировать канальный вентилятор, сделать поворот и т. д., то в ассортименте производителей есть любые трубы и фасонные части, которые следует подгонять уже по месту.
Верхнюю и нижнюю лицевую часть солнечного коллектора в местах входа и выхода воздуховодов необходимо облицевать. Для этого очень хорошо подходит вагонка, но ее сначала надо обрезать точно по размеру, а потом подрезать утеплитель на боковых и торцевых стенках коллектора ровно на толщину вагонки. После этого она приклеивается на герметик, им же обрабатываются все стыки.

Для покраски коллектор ставится на упоры в положение близкое к вертикальному. Перед окраской поверхности обезжириваются и высушиваются. Краска наносится в несколько слоев до тех пор, пока она не укроет всю видимую поверхность. Каждый слой наносится так, чтобы не образовывались потеки. Поверхность должна получиться насыщенно-черной и матовой.

После высыхания краски самое время смонтировать переднее стекло. Для этих целей лучше всего подойдёт акриловое оргстекло или поликарбонатное стекло. Вначале лист ст екла прикладывается к поверхности, намечаются его размеры, а после уже он вырезается. Края сразу надо обработать наждачной бумагой и подогнать точно по размеру. Перед монтажом его надо тщательно очистить, особенно нижнюю поверхность и поместить в отсек с адсорбером несколько пакетиков с силикагелем. Он предотвратит появление конденсата на внутренней поверхности стекла.
Перед тем как к репить стекло, надо все примыкающие к нему части: периметр короба и направляющие обработать герметиком. Причем необязательно герметик наносить на всю поверхность, достаточно только на торцы фанерных листов. Крепить лучше всего шурупами с пресс-шайбой, предварительно высверлив перед этим отверстия. Желательно еще и прикрыть кромку стекла специальным угловым мебельным профилем.

Для крепления воздушного солнечного коллектора, к нему можно прикрутить кронштейны на заднюю стенку. На этом сборка самого коллектора закончена.

Подключение солнечного воздушного коллектора

Воздушный солнечный коллектор может как интегрироваться в существующую систему вентиляции, так и работать совершенно отдельно. Даже при отсутствии принудительной вентиляции неумолимые физические законы все равно будут «продвигать» нагретый воздух через коллектор, но процесс этот будет идти довольно вяло, поэтому желателен вентилятор с производительностью не менее 150 кубических метров в час.

Применение вентилятора обнажает два важных вопроса:

Где вентилятор ставить: на входе или выходе коллектора? Если коллектор поднимет температуру на выходе до 60-70 °C (а такое вполне возможно ), то вентилятор, стоящий там долго не протянет. С другой стороны – вентилятор, стоящий на улице подвергается атмосферным воздействиям и им сложнее управлять. В большинстве случаев его все-таки ставят внутри помещения, а в жаркие дни, когда воздух и так нагрет – вентилятор просто не включают либо подключают его через тепловое реле.

Применение вентилятора заставляет сомневаться некоторых скептиков в целесообразности воздушного отопления. Не проще ли электроэнергию, потраченную на вращение двигателя вентилятора, направить на подогрев помещения? Но практика показывает, что вышеописанная конструкция коллектора все равно эффективна и выгодна. Разница температур наружно воздуха и на выходе из коллектора может достигать 35 °C.

При эксплуатации воздушного коллектора возникает еще один резонный вопрос: в ночное время, когда инсоляции коллектора нет, даже при неработающем вентиляторе холодный воздух будет проникать в помещение. Решение этого вопроса довольно простое. Среди комплектующих для вентиляционных систем можно найти специальные обратные клапаны , которые открываются только под напором воздушного потока. При неработающем вентиляторе клапан будет закрыт. Важно только правильно его установить, чтобы он не перекрывал воздуховод. Существуют и модели вентиляторов со встроенным клапаном, на которые следует обратить внимание.

Для быстрого прогрева теплым воздухом можно продумать систему рециркуляции, когда воздух из помещения проходит через коллектор и возвращается в то же помещение. В этом случае оправдано ставить вентилятор, который будет нагнетать воздух в коллектор, а не создавать в нем разрежение. Недостатком рециркуляции является отсутствие притока свежего воздуха.

Эксплуатация и уход за солнечным воздушным коллектором

Чтобы коллектор служил долго и безотказно необходимо соблюдать два простых правила:

Периодически надо очищать и промывать лицевое стекло солнечного коллектора.
В жаркие летние дни, когда нет надобности в подогреве воздуха, лучше накрыть коллектор плотной светлой тканью во избежание перегрева поверхности абсорбера.
Чтобы вентилятор не работал вхолостую, периодически стоит проверять плотность соединений воздуховодов и их целостность.

Узнайте, как , а также рассмотрите принцип и порядок сборки, из нашей новой статьи.

Заключение

Подводя итоги статьи, стоит обратить внимание на несколько пунктов:

Предложенная в этой статье модель солнечного воздушного коллектора доказала на практике свою эффективность и успешно эксплуатируется во всем мире.
По желанию можно изготовить более мощный солнечный коллектор или соединить их несколько последовательно.
Воздушные солнечные коллекторы можно использовать периодически. Например, ранней весной или для сушки сельскохозяйственной продукции осенью.

Видео: Как сделать воздушный солнечный коллектор (англ)

Видео: Слайд-шоу об изготовлении солнечного коллектора из алюминиевых банок

Автор данного воздушного коллектора основной целью ставил экономию на отоплении дома в весенне-осенний период. Посчитав, что если зацикливаться на сочетании коллектора с экстерьером дома и делать его небольших размеров, как в предыдущей статье, то особого толка от него не будет, хватит лишь на обогрев комнаты. Поэтому он решил по возможности изготовить максимально большой солнечный воздушный коллектор.

1) доски толщиной 30-40 мм
2) влагостойкая фанера 10 мм
3) OSB плита
4) водосточные трубы прямоугольного сечения из алюминия
5) минеральная вата
6) пенопласт
7) деревянные бруски
8) прозрачный шифер
9) черная матовая жаростойкая краска

Рассмотрим основные моменты постройки данной модели солнечного воздушного коллектора, а так же схему его работы.

Так же как и прошлом случае коллектор было решено сделать максимальной длинны равной длине дома, но еще и более высоким. Так как размеры будущего коллектора исходя из соображений автора получались внушительными, то и материалы для его изготовления подбирались подходящие. В качестве основного каркаса была использована доска толщиной 30-40 мм. Заднюю стенку короба, в котором будет размещен абсорбер, было решено сделать из влагостойкой фанеры толщиной 10 мм.

Ниже расположена схема солнечного воздушного коллектора, где показан его основной принцип работы и общий вид:

Так как алюминий один из металлов, который отлично проводит тепло и в то же время является не сильно дорогим, то в качестве абсорбера данного солнечного коллектора, автор решил использовать водосточные трубы прямоугольного сечения из алюминия. Хотя, так же допускается использования обычных труб из жести круглого сечения, просто от этого напрямую будет зависеть эффективность воздушного коллектора.

Так как для автора эффективность была на первом месте, то он решил дополнительно утеплить заднюю стенку короба при помощи минеральной ваты. Боковые стенки короба, в котором будут размещены трубы, автор решил так же утеплить но уже при помощи пенополистирола. Кроме того, заботясь об максимальном увеличении эффективности работы солнечного коллектора, автор положил на минеральную вату алюминиевый лист, который так же будет нагреваться под лучами солнца и передавать тепловую энергию трубам. Далее к этому листы были прикреплены прямоугольные трубы.

Так как вход и выход солнечного коллектора находится с одной стороны, то автор решил разделить эту часть коллектора при помощи перегородки. которую он сделал из дерева, а затем так же как заднюю стенку обшил алюминием.

Благодаря данной перегородке в коллектора создается два воздушных потока по 3 трубы в каждом.

Коллектор довольно больших размеров и по большей части сделан из дерева и металла, из-за чего он получился достаточно тяжелый. Поэтому автор рекомендует делать его уже на месте установки, используя треноги, иначе придется просить помощи у друзей, чтобы вытащить и установить коллектор, так как одному такую конструкцию поднять слишком тяжело.

Так как цокольный этаж дома расположен низко, а воздушный коллектор получился довольно высоким, автор решил установить его на некотором расстоянии от дома и сделать его под наклоном. Наклон не только поставит абсорбер под прямые лучи солнца, но и позволит не перекрывать окна от солнечного света. Для закрепления солнечного коллектора на улице и удержания его под наклоном, автор использовал конструкцию из трех частей. Держатели были сделаны из толстых деревянных балок и были выровнены на одну высоту, как это видно из следующей фотографии:

Чтобы осуществить подвод воздуховодов в дом, автор выкопал небольшую траншею от дома к стороне входа и выхода воздуха от солнечного коллектора. В данную траншею были уложены трубы, по которым будет осуществляться движение воздушных масс от дома к коллектора и обратно. Затем он утеплил данные трубы при помощи пенопласта.

Поскольку цоколь дома низкий, а воздушный коллектор получился высокий, то его придется устанавливать на расстоянии под углом, чтобы не перекрывать окна. Для подвода воздуховодов была выкопана траншея и в нее уложены воздуховоды, предварительно все, хорошенько утеплив пенопластом.

После завершения сборки и подключения солнечного коллектора, автор окрасил его в черный цвет при помощи жаростойкой матовой краски.

Для того, чтобы защитить трубы от ветра, пыли, грязи и прочих внешних условий, которые могут повлиять на эффективность коллектора, автор закрыл короб с трубами при помощи прозрачных кусков шифера.

Чтобы обеспечить движение воздушных масс внутри солнечного коллектора, автор установил канальный вентилятор на входе в одну из труб системы солнечного коллектора.

Использование созданных своими руками воздушных коллекторов дает возможность владельцам частных домов решить проблемы с отоплением и обогревом воды, которая может использоваться для технических нужд. Самодельное оборудование отличается эффективностью и простотой конструкции. Оно позволяет частично или полностью обеспечить строение теплом и сократить расходы на проживание в собственном доме.

Описание технологии

Солнечные воздушные коллекторы - это специальные приспособления, позволяющие преобразовывать световую энергию в тепло. Такие установки могут использоваться для отопления помещений и нагрева технической воды. Существующие на сегодняшний день разновидности оборудования отличаются своим принципом работы, конструкцией, показателями эффективности и предназначением. Можно подобрать такие установки для дачного строения или полноценного загородного дома. Преимущества коллекторов:

При правильном планировании устройства и его грамотном изготовлении солнечные воздушные коллекторы для отопления дома смогут функционировать круглый год, гарантируя сокращение расходов на обогрев помещения и решая проблемы с горячим водоснабжением. Производительность и эффективность функционирования оборудования будут во многом зависеть от его габаритов. Многие домовладельцы выполняют небольшие по своим размерам воздушные коллекторы, предназначенные для дополнительного обогрева частного дома.

Воздушный солнечный коллектор своими руками

Конструкционные особенности

Гелиосистемы, которые используются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, отличаются простотой конструкции, надежностью и долговечностью. Простейшие воздушные коллекторы позволяют перерабатывать в тепло солнечное излучение, используя полученную энергию для подогрева воды и отопления частных строений.

В южных регионах, где зимой отмечаются плюсовые температуры, такие устройства можно использовать в качестве основного способа отопления дома, решая одновременно проблему с горячим водоснабжением. В средней полосе гелиосистемы отлично дополняют газовые, твердотопливные и электрические котлы, существенно сокращая расходы домовладельцев на проживание в частном доме в зимнее время года.

Эффективность работы воздушно-солнечных коллекторов будет напрямую зависеть от размеров устройства и климатических условий в регионе. Гелиосистемы имеют стандартную конструкцию, отличаясь лишь своими габаритами, а также наличием одного или нескольких контуров, которые отвечают за подогрев воды и отопление частного дома.

В замкнутом контуре воздушного солнечного коллектора располагаются специальные приборы, которые преобразуют в тепло световое излучение. По системе трубок движется теплоноситель, разогреваемый адсорберами, после чего вода самотёком или циркуляционными насосами прогоняется по замкнутому контуру с радиаторами отопления или накапливается в утепленном расширительном баке.

Важнейшей составляющей гелиоколлектора являются адсорберы, имеющие вид металлической пластины с чёрной наружной поверхностью. Также в качестве нагревающих элементов могут использоваться небольшие полости, непосредственно соединённые с трубками, по которым циркулирует теплоноситель.

Замкнутый контур с адсорберами устанавливается внутри ящика с прозрачной крышкой, изготовленной из полимерных материалов, силикатного или органического стекла. Используемый корпус должен одновременно отличаться прочностью, сохранять на протяжении многих лет свои показатели прозрачности, обеспечивая правильную работу гелиоколлектора. Предпочтительно для изготовления крышки использовать закалённое стекло, так как полимеры и органические материалы со временем выгорают под воздействием ультрафиолетовых лучей, теряют свою прозрачность, что отрицательно сказывается на показателях эффективности работы оборудования.

При использовании коллекторов исключительно в тёплое время года в качестве теплоносителя может применяться обычная вода. Если же предполагается функционирование устройства зимой, то необходимо заливать антифриз, который предупредит промерзание системы при отрицательных температурах.

Все используемые сегодня солнечные коллекторы для воздуха можно разделить на две основных категории: одно- и двухконтурные. Первые отличаются простотой конструкции и являются прекрасным решением для небольших строений, где требуется использовать такие установки исключительно для горячего водоснабжения или нагрева помещения. Двухконтурные гелиосистемы эффективны, способны работать зимой и летом, однако по причине сложности конструкции изготовить их самостоятельно не представляется возможным.

Солнечный коллектор и контроллер своими руками

Основным критерием, по которому выделяют различные типы гелиосистем, является температура нагретого теплоносителя. На сегодняшний день наибольшее распространение получили три следующих типа воздушных коллекторов:

Благодаря простоте конструкции выполнить своими руками низко- и среднетемпературные гелиоколлекторы сможет каждый дачник и владелец частного дома. Нужно лишь подобрать качественную схему изготовления оборудования и в последующем выполнять всю работу в полном соответствии с имеющейся технической документацией.

Сделав своими руками простейший воздушный солнечный коллектор, можно не только снизить расходы на отопление загородного строения, но и бесплатно получать горячую воду для технических нужд. Простую конструкцию реально изготовить самостоятельно любому домовладельцу, при этом не требуется приобретать и использовать какие-либо сложные и дорогостоящие детали.

Этапы работы

Подготовив необходимые материалы и выполнив все конструкционные элементы, приступают к сборке оборудования. Вся работа проводится в несколько этапов. Соблюдая их, можно существенно упростить изготовление солнечного коллектора. Сборка оборудования выполняется в следующей последовательности:

После завершения сборки коллектора проводят его пробный пуск, осматривая устройство на предмет выявления протечек. Контур с теплоносителем должен быть герметичным, что является одним из условий правильной работы оборудования.

Солнечный коллектор своими руками - обзор, обвязка.

Корпус самодельного гелиоколлектора может выполняться из досок, фанеры или OSB плит. Для повышения прочности и долговечности конструкций рекомендуется использовать каркас из стального и алюминиевого профиля с оцинковкой . Сваренный остов обшивается деревом, а для изготовления крышки используют полностью прозрачные прочные материалы. При условии применения надежных элементов солнечный гелиоколлектор сможет прослужить 20-30 лет, даже при условии постоянного пребывания на открытом воздухе.

Вес гелиоколлектора может составить 50 килограмм и более, соответственно, необходимо использовать прочную и долговечную опору, к которой будет крепиться корпус устройства. Устанавливать аппарат следует на южной стороне. Солнечная часть участка будет максимально долго освещаться солнцем, что позволяет повысить показатели коэффициента полезного действия гелиоколлекторов.

Теплоизоляция корпуса коллектора позволит существенно повысить эффективность работы устройства. Для утепления могут использоваться пенопласт, пенополистирол, минеральная вата и другие качественные изоляторы.

Предпочтительно выбирать фольгированные материалы, которые отличаются хорошей теплоизоляцией, способны отражать солнечные лучи, что позволяет им ещё больше нагревать адсорберы, повышая общую эффективность работы гелиоколлектора.

Сборка адсорберов

Адсорберы воздушного коллектора состоят из многочисленных трубок, по которым циркулирует теплоноситель. Теплоприемник следует изготавливать из меди или других материалов, отличающихся устойчивостью к коррозии. Для сокращения затрат на выполнение самодельного коллектора используемый адсорбер можно создать из полипропиленовых шлангов, теплообменника от старого холодильника и другого аналогичного оборудования.

Для хранения нагретой гелиоколлектором воды может использоваться пластиковый или металлический накопительный бак . В средне- и высокотемпературных системах необходимы также расширительные бачки, которые позволяют решить проблему увеличения давления теплоносителя при его нагреве.

В каждом конкретном случае размер накопительного бака будет различаться. В низкотемпературных системах, которые используются для нагрева воды, будет достаточно 40-литрового пластикового резервуара. Не помешает дополнительно утеплить накопительный бак, для чего используют минеральную вату и аналогичные материалы. Ёмкость подключается к системе при помощи фитингов и пластиковых труб. Качеству соединения и отсутствию протечек необходимо уделить должное внимание, так как от этого будет напрямую зависеть беспроблемность функционирования воздушного коллектора.

Воздушный солнечный коллектор для отопления представляет собой довольно простое устройство, которое способно аккумулировать солнечный свет, преобразуя его в тепло. В последующем нагретый теплоноситель можно использовать для отопления дома или получения горячего водоснабжения. Благодаря простоте конструкции изготовить гелиосистему своими руками не составит труда. Потребуется лишь качественная схема, в полном соответствии с которой и выполняются самодельные устройства.

Суть работы таких солнечных воздушных коллекторов заключается в термосифонном и парниковом эффектах. Для того, чтобы понять как работает солнечный коллектор такого типа в , достаточно вспомнить принцип работы обыкновенной теплицы. Всем известно, что солнечное тепло легко проходит через прозрачные стёкла.

Оставьте машину на солнце и Вы вернётесь в настоящую сауну, ведь выпускать наружу застоявшееся тепло мешает всё то же стекло. Теперь следующее: всем также известно, почему дым в трубе выходит вверх, почему тёплый пол эффективнее батарей? Правильно! Тёплый воздух всегда стремится вверх. Вот именно на этих двух эффектах и держится принцип работы солнечного воздушного коллектора.

По сути солнечный коллектор не втягивает и не вытягивает воздух. Всё происходит в условиях естественных процессов. Специальный поглотитель может разве что помогать забору воздуха. Конечно, минус в том, что вентиляторы поглощают дополнительную энергию, в то время как устройства, работающие по принципу естественной конвекции не расходуют вообще никакой энергии. Также, как вариант, на поглощающую пластину могут быть напаяны специальные вентиляторы, увеличивающие турбулентность, для повышения КПД.

Важный момент также в том, что воздух намного меньше способен передавать тепло, чем вода . Таким образом намного меньше тепла отдаётся на теплопоглотитель, чем это было бы с водой.

Преимущества воздушных солнечных коллекторов для отопления

В чём основное преимущество воздушных коллекторов? Самые очевидные достоинства — это надёжность и простота. Там действительно нечему ломаться. Если за коллектором осуществляется надлежащий уход, то при должном качестве оборудования, он может прослужить до 20 лет. Основной сложный элемент здесь попросту отсутствует, теплообменник не нужен, ведь воздух не замерзает.

Для того, чтобы воздушных коллектор обошёлся ещё дешевле, такую систему воздушного отопления, как правило, монтируют и интегрируют сразу в стены дома.

Чем отличаются вентиляционная и рекуперационная система солнечного воздушного отопления

Воздушные коллекторы отличаются друг от друга принципом забора тепла в помещение. Различают два способа: вентиляционная и рекуперационная.

Вентиляционная: возвращение воздуха не предполагается и в помещения поступают только тёплый воздух извне. Такие системы имеют применение в больших цехах, ангарах или овощехранилищах.

Рекуперационная или рециркуляция: воздух из помещения циркулирует снова и снова в нагревательной схеме, постоянно подогревая воздух. При использовании такой системы, в воздуховоды интегрируются специальные отопительные подогреаватели, которые возвращают в систему уже подогретый воздух. Конечно продумывать такую систему отопления необходимо ещё при проектировании будущего здания.

Напоследок хочется сказать об экономической целесообразности воздушного отопления, которое без сомнения выгоднее чем привычное водяное отопление с циркулирующим теплоносителем.