Гелиотехника: солнечные водонагреватели для дома

Если есть время и навыки, можно изготовить водонагреватель своими руками. Он незаменим для частного дома, где нет центрального водоснабжения.

Солнечные водонагреватели: разновидности

В настоящее время имеется три конструкции, которые заслуживают упоминания. Вот они вкратце:

  • Солнечный водонагреватель вакуумный содержит ряд коаксиальных ламп, располагающийся между двумя коллекторами. Каждый из них на одном конце заглушен, а на другом имеет штуцеры для стыковки с системой рециркуляции бойлера или другого теплообменника. В междустенке находится вакуум, а внутри циркулирует вода. Внешняя стенка прозрачна, через нее легко проходит свет. Внутренняя трубка из меди и окрашена в черный цвет. Такая отлично поглощает излучение солнца и за счет кондукции греет воду. В результате имеется конструкция, которая впускает тепло, но не выпускает его наружу. Такая своеобразная ловушка. Описанный солнечный водонагреватель зимой тоже греет. Благодаря вакууму нет разницы, какая погода на улице.
  • (См. также: Как сделать заземление для водонагревателя своими руками)

  • Конструкция, описанная выше, лишается внешних оболочек ламп. Остаются только медные трубки. Каждую поперечину в наборе оснащают медной полосой шириной порядка 10 см, окрашиваемыми в черный цвет. Такие плавники служат для сбора тепла по всей площади. За счет хорошей проводимости меди энергия быстро вбирается трубками. Солнце греет всю площадь, но градиент температуры направлен в сторону противоположную каналам циркуляции воды. Тепло же стремится в обратном направлении, понятное дело, – за счет этого и работает коллектор. Вся конструкция помещается в плоский ящик, который сверху прикрывается поляризационной пластиной на заводе или обычным стеклом в обиходе. Это несколько снижает конвективные потери, вносимые ветром и естественной циркуляцией воздушных масс.
  • Коллектор располагается в фокусе любой решетки отражателей. Солнечные лучи, падая с любой стороны приходят в одну и ту же точку, где можно разместить теплообменник. Весь фокус состоит в правильном расположении рефлекторов. Такие солнечные водонагреватели для отопления не годятся. Скорее служат ученым для работы.

Сегодня предлагается сделать самодельный солнечный водонагреватель по второй схеме. Для этого, как ни крути, понадобится медная трубка, или нет? В интернете представлена схема с резиновым дачным шлангом, который смотан кольцами (точнее спиралями) и помещен в старую оконную раму, задняя часть которой заделана фанерой. Сверху все это прикрыто обыкновенным стеклом. В видео из Белгорода часть шланга (30 метров) намотана плоской спиралью на крестовину из дерева. Имеется, соответственно, четыре крепления через каждые 90 градусов. Остальная часть находится в раме, общая длина шланга составляет 70 метров. Владелец утверждает, что вечером при температуре окружающего воздуха 24 ºС вода нагревается до 64 ºС. Шланг используется самый обычный. Это неплохой солнечный водонагреватель для дачи. (См. также: Проточный водонагреватель своими руками)

Принцип работы солнечного водонагревателя

Для начала, давайте, разберёмся с принципом работы солнечных водонагревателей. Функционирование такого устройства рассмотрим на примере фабричной модели вакуумного водонагревателя. Он без проблем подогревает воду зимой. Производительность зимой, конечно, ниже, чем в летнее время. Конструкция водонагревателя – это батарея, которая представляет собой несколько стеклянных трубок из кварцевого стекла. В каждой такой трубочке находится медная трубка, выкрашенная в чёрный цвет. В этих внутренних трубочках находится теплоноситель. В стеклянных трубках создан вакуум для того, чтобы не было потерь тепла из внутреннего контура. Кроме того, вакуум защищает батарею от воздействия окружающей среды. Все трубки соединяются с горизонтальным коллектором, по которому циркулирует теплоноситель. Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию и отдают его воде.

Принцип работы солнечного водонагревателя Функционирует эта система следующим образом:

  • Рабочая жидкость (в роли жидкости необязательно должна быть вода) под действием солнечных лучей испаряется, и пар поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
  • Пар контактирует через стенку с водой, которая циркулирует по коллектору. Пар отдаёт тепловую энергию, охлаждается и снова превращается в жидкость;
  • Под действием силы тяжести, жидкость стекает вниз и так цикл замыкается;
  • Коллектор водонагревателя соединяется с помощью трубопроводов с бойлером косвенного нагрева. Там уже подогревается вода, которая циркулирует в контуре отопления или водоснабжения. Теплоноситель циркулирует с помощью насоса.

Кварцевое стекло, из которого сделаны вакуумные трубки, пропускают ультрафиолетовые волны. Обычное стекло их задерживает. Благодаря пропусканию ультрафиолета солнечная энергия поглощается, когда пасмурно и в зимнее время года. Такую конструкцию в домашних условиях изготовить очень сложно.

Читайте также:  В чем заключается разница между газовыми котлами и колонками

Существуют водонагреватели с менее сложным принципом работы. В безнапорных водонагревателях передача тепловой энергии идёт без посредника. Обычно в их конструкции присутствует змеевик (медь, алюминий) на металлической подложке или без неё. Задняя стенка корпуса выкладывается теплоизолирующим материалов. Змеевик посредством трубопроводов соединён с накопительным баком. Змеевик и пластина (ещё называемая абсорбером) выкрашены в чёрный цвет для лучшего поглощения солнечных лучей. Сверху корпус накрыт стеклом, поликарбонатом и т. п. А также проведена тщательная изоляция, чтобы не попадали осадки, грязь, пыль.

Такой упрощённый водонагреватель эффективно работает только в ясную погоду. Но благодаря простоте конструкции такие водонагреватели чаще всего делают своими руками. Кроме того, есть ещё один вариант получить водонагреватель на бесплатной солнечной энергии. Устанавливаются солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. А на этом электричестве работает обычный водонагреватель. Такая система тоже может работать круглый год.

Важные нюансы

Для хорошей работы бойлера важно количество и расположение нагревателей в емкости. Рекомендуется закреплять их один над другим, на одинаковом расстоянии друг от друга и от дна. По физическим законам теплая вода поднимается, течет к задней стенке, плавно опускается, на смену ей приходит еще более горячий поток.

Постоянное движение помогает поддерживать температуру и равномерно нагревать весь объем.

Количество ТЭНов

Число нагревательных элементов в бойлере зависит от их мощности и от желаемой производительности устройства. Стандартное значение для бытовых нагревателей — 2 кВт. Используют 3 таких элемента (суммарно 6 кВт) для нагрева воды объемом 300 л до 100° за 3 часа. Исходя из этого, можно посчитать, сколько нужно ТЭНов для самодельного водонагревателя. Чем их больше, тем быстрее устройство справляется с задачей.

Если вы собираетесь расходовать горячую воду в больших количествах, то лучше делать модель с двумя ТЭНами.

Объем бака

По статистике житель квартиры использует 100-400 л воды каждый день. При изготовлении бойлера нужно учитывать количество человек, которые будут им пользоваться, и частоту использования. Минимальная вместимость емкости — 30 л. Нужно помнить, чем больше водонагреватель, тем дольше он греется.

Прочие детали

При изготовлении устройства и его эксплуатации следует подумать о безопасности. Полезные советы:

  1. Если вода в котле циркулирует естественным образом, нужно поставить датчик температуры, который при перегреве отключит ТЭН.
  2. Безопаснее подключать прибор не к розетке, а к отдельной линии с кабелем увеличенного сечения.
  3. Открытые провода требуется изолировать и сделать заземление всей конструкции.
  4. Минимальное расстояние от устройства до потолка — 30 см, а до пола — 80 см.
  5. Если подключение происходит к системе центрального водоснабжения, необходимо поставить предохранительный клапан, который снижает давление.

Разнообразие установок

Прежде чем приступать к созданию своими руками гелиосистемы отопления для дачи и дома, нужно выяснить, какие батареи вообще существуют. На сегодняшний солнечный коллектор бывают следующих видов:

  • вакуумный. В конструкции такой батареи между оболочкой агрегата и телом нагрева присутствует вакуум. С помощью такого приспособления можно подогреть воду до 300 градусов. Минусом здесь является невозможность проводить самостоятельную чистку от снега и инея;

Вакуумный коллектор

  • плоский. Внешне такой коллектор имеет вид прозрачной внешней панели. Внутри солнечной батареи такого типа размещаются трубки, а задняя часть оснащена теплоизолятором. Теплопотери здесь больше, однако конструкция легко собирается своими руками. Кроме того ее можно самостоятельно очищать от намерзшего снега и льда. Нагревает воду до 200 оС. К минусам следует отнести наличие большой нагрузки на фиксаторы устройства при сильном ветре, так как батарея имеет плохообтекаемую форму;

Плоский коллектор

  • воздушный. В качестве носителя тепла здесь выступает воздух. Такие батареи легко можно сделать своими руками. Но основным минусом здесь является невозможность использовать устройство для нагрева воды, а также низкий КПД прибора;

Воздушный коллектор

  • трубчатый. Агрегат такого типа состоит из четырех трубок, заполненных базовым теплоносителем. Его циркуляция осуществляется за счет разницы температуры батареи с ее нижней зоной. Для таких приборов характерна большая плоскость поверхности;

Трубчатый коллектор

  • подвижная система, применяемая для обогрева дома солнечной энергией. Это специально разработанные установки, которые могут поворачиваться за движением солнца. На сегодняшний день существуют различные модели, способные на поворот различных своих частей.

Подвижные солнечные батареи

  //

Несмотря на различное строение, принцип функционирования солнечных коллекторов будет практически идентичным.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Сборка абсорбера для коллектора

Изготовленный теплообменник обязан нагреваться от солнечного света. Но для того чтобы значительные объемы воды в емкости нагревались под солнцем равномерно и быстро, недостаточно площади только лишь теплообменника. Необходимо сделать еще одно устройство, большее по площади, аккумулирующее тепло и передающее его водонагревателю. Это устройство называется «абсорбер».

Его можно изготовить из тонких листов металла, которые продолжительное время сохраняют тепло, а также довольно быстро нагреваются. Между листами укладываются трубки, а сверху – стеклянные листы. Снизу конструкции располагается толстый слой утеплителя, как правило, для этой роли используют стекловату.

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

  1. Непосредственно змеевик
  2. Рейки и фольга для каркаса
  3. Бочка или бак для воды
  4. Резиновый коврик
  5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
  6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Принцип отбора воды из бака

Существует одна верная схема подключения накопительного водонагревателя, учитывающая особенности его конструкции и позволяющая при необходимости быстро опорожнить бак. Такая необходимость возникает по следующим причинам:

  • плановая очистка бака и ТЭНа от накипи;
  • возникновение неисправности;
  • переезд или замена аппарата новым;
  • опорожнение водонагревателя на даче либо в доме с периодическим отоплением в зимний период.

Подсоединение водонагревателя к водопроводу, схема его установки и размещения должны учитывать, что отбор воды осуществляется из верхней зоны бака. Это объясняется тем, что вверху вода самая горячая, а в нижнюю зону происходит пополнение холодным потоком при наличии водоразбора в системе ГВС. Отбор происходит через вертикальную трубку, срез которой находится именно в верхней зоне.

Нельзя допускать, чтобы вода из емкости могла вернуться в систему холодного водоснабжения, поэтому подключение бойлера к водопроводу выполняется через обратный клапан. При падении давления в сети в результате отключения воды клапан не даст содержимому бака перетечь обратно в трубу.

В результате стандартного подключения бойлера к водопроводу его не удастся быстро опорожнить, открыв кран горячей воды. Даже откручивание трубы ГВС от штуцера не даст эффекта, поскольку забор воды располагается слишком высоко, а на холодной стоит обратный клапан. Проблему слива решает простая схема подключения водонагревателя к водопроводу, собираемая на этапе установки аппарата.

Изготовление или покупка готового решения?

Самодельные устройства, предназначенные для отопления и нагрева воды, обладают низким КПД. Поэтому такие конструкции рекомендовано использовать для обогрева теплицы, цветочной оранжереи, небольшого частного помещения. Воздушный, плоский или вакуумный аппарат может значительно повысить уровень комфорта на даче или в загородном доме. Аппараты снижают затраты на электроэнергию, потребляемую обычными источниками питания. Благодаря введению новых технологий, применение гелиосистем набирает все большие обороты. Но для холодных регионов страны следует приобретать фабричные конструкции.

Готовые солнечные батареи обладают наиболее высокой эффективностью по сравнению с самодельными аппаратами.

Солнечный нагреватель Sunheater ()

(Установка, эксплуатация и ремонт)

Читайте также:  Варианты отопления загородного дома. Фото

Как работает солнечный нагреватель.

Насос прокачивает воду бассейна через солнечный коллектор

Нагретый солнцем коллектор нагревает воду проходящую через него

Разогретая вода возвращается обратно в бассейн

Особенности солнечного нагревателя

Вода бассейна нагревается, когда она проходит через сетки и трубки малого диаметра солнечного коллектора.

Эти трубки и сетки являются тепловыми солнечными ловушками, они преобразуют солнечную энергию в тепло

Коллектор является реверсивным (поворотный)

Солнечный нагреватель безопасен и энергетически эффективен

Как функционирует солнечный нагреватель

Правильно установленная и расчитанная система Sunheater для бассейна повышает температуру на 10-15° во время солнечной активности. Когда облачно или дождливо, температура понизится, но она восстановится за пару солнечных дней.

Насос

Если прокачивающий насос работает правильно, проблемы при его использовании возникнуть не должны, насос должен прокачивать воду до 10 метров от бассейна. У правильно работающего нагревателя Sunheater коллекторы должны быть холодными при правильно расположении нагревателя к солнцу — примерно 90 градусов.

Какое колво нагревателей нужно для пользования

Обратите внимание на таблицу с размерами на упаковке и в инструкции или на нашем сайте.

Где установить Sunheater

В любом месте, где солнце способно светить минимум 6 часов в день. Коллектор работает лучше если он полностью обогревается солнцем под максимальным углом близким к 90 градусов. Если вы устанавливаете коллектор на крыше или другой возвышенности, старайтесь повернуть его на юг.

Дополнительные принадлежности

Потребуется трубы или шланг для подсоединения коллектора к бассейну. Если вы хотите установить коллектор на крыше то необходима трубка 40 ПВХ (полихлорвиниловая трубка), полихлорвиниловую грунтовка, клей, и фитинги. Клей и фитинги можно заказать в этом разделе (нажать для перехода). Для установки и закрепления на крыше, используйте набор 60633.

Солнечное защитное покрытие

Солнечное защитное покрытие сохраняет тепло в воде в ночное время, в зимнее время года. Рекомендуется убирать защитное покрытие в теплое солнечное время суток чтобы энергия солнца глубже проникала в воду. Помните, солнечный подогреватель нагревает воду, а защитное покрытие только сохраняет тепло.

Установка коллектора на стойку

Многие владельцы бассейнов предпочитают устанавливать стойку для коллектора. Ваш солнечный коллектор будет лучше обогревать, если он будет удален от земли в основном в зимний период, когда земля еще холодная. Может помочь пластик черного цвета или платформа под коллектором.

Если коллектор установлен на стойку с наклоном, он должен смотреть на ЮГ — полностью освящаться солнцем

Установка на наклонной поверхности: крыша, забор

Требуется: набор №60633 для установки на крыше

Материалы: силиконовый герметичный материал, ручная дрель со сверлом 1/8″,

отвертка

Достаньте нагреватель Sunheater из коробки и прогрейте его солнцем (30 мин.) для смягчения его. Вокруг солнечного устройства должно оставаться расстояние 30 сантиметром для кронштейнов и трубной обвязки. Если крыша со шлицами, диаметр которых 3″, коллекторы могут быть установлены на любой стороне шлица.

Кронштейны верхней сборки расположены в каждом пазе по всей длине коллектора. Коллектор должен находиться под наклоном к заглушкам для выкачки воды в случае (демиргаринизации-подготовки к зимней эксплуатации). Установите нижние кронштейны прямо под низом каждого верхнего кронштейна (см. на рисунке слева).

Просверлите отверстия 1/8″ для всех кронштейнов. Шуруп с квадратной головкой должен быть длинным чтобы он мог касаться внутренней стороны крыши под кровельной плиткой. Заполните отверстия обильным количеством герметика (укрепляющий материал) и так же поверхность вокруг отверстий.

Вставьте кронштейны в крышу вместе с кронштейнами установленными в пазы. Залейте герме тиком головку шурупа.

Зоны где возможен сильный ветер: Существует дополнительный комплект для установки коллектора в случае сильного ветра.

Установка коллектора на крыше: Используется полихлорвиниловая трубка. Прилагается веревка для установки коллектора вертикально.

Запуск нагревателя Sunheater

  1. Проверьте все соединения, убедитесь, что они надёжно установлены.
  2. Откройте кран чтобы вода протекала через нагреваетль
  3. Запустите насос, проверьте на наличие утечек.

Функционирование

  1. Когда вода проходит через коллектор, он должен оставаться холодным при прикосновении. Это означает, что тепло передается воде.
  2. Вода возвращаясь в бассейн становится на 3-5 градусов теплее. При данной циркуляции вода нагревается сильнее при каждом проходе через солнечную установку и возвращается в бассейн уже подогретой.
  3. Пропускайте воду сквозь солнечный нагреватель только в теплый день, если вы будете делать это ночью или в холодный день вода может охладиться