Солнечный водонагреватель своими руками: что нужно для работы?

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

 

Солнечный водонагреватель (бойлер, коллектор) – это незаменимый помощник в домашнем и дачном хозяйстве. Солнечный водонагреватель подходящей конструкции и размера может обеспечивать теплой водой семью из нескольких человек. Если на вашей даче еще нет газа и электричества и нагрев воды представляет некоторую сложность, вы можете сделать солнечный водонагреватель своими руками, мощности которого будет достаточно для душа и мытья посуды.

Схема подключения солнечного коллектора.

Чтобы достичь максимального эффекта и увеличить площадь поглощения солнечного света, на теплообменник необходимо надеть специальные вставки из теплопроводного материала, окрашенные жаростойкой краской черного цвета. Данные вставки плотно примыкают к теплообменнику и занимают всю площадь короба. Сверху короб покрывается стеклом и герметизируется. Герметизации подвергаются вход и выход теплообменника.

Подготовка материалов для работы

Солнечный нагреватель воды работает по следующему принципу: солнечные лучи проходят через стекло, после попадают на абсорбер, разогревают его. Благодаря очень высокой теплопроводности материала тепловая энергия передается от пластин трубкам теплообменника, а затем воде, которая циркулирует по нему.

Процесс создания солнечного водонагревателя своими руками состоит из нескольких этапов. Прежде всего нужно подготовить инструменты и материалы, которые помогут вам сделать солнечный бойлер:

Схема воздушного солнечного коллектора.

• минеральная вата;
• брус;
• трубы 20;
• стекло;
• квадратная труба 20;
• профиль;
• уголок;
• уплотнители для стекла;
• листы металла;
• бак;
• фитинги;
• матовая термостойкая краска черного цвета;
• труба с хорошей теплопроводностью для изготовления змеевика;
• трубы для подвода воды;
• лист влагостойкой фанеры;
• трубная теплоизоляция;
• саморезы;
• дюбели;
• дрель;
• сварочный аппарат.

Самодельный солнечный водонагреватель можно самостоятельно сделать и с успехом использовать в умеренном климатическом поясе.

Так, к примеру, для большинства территорий стран СНГ солнечный водонагреватель, созданный своими руками, имеет КПД до 55%, что является достаточно высоким показателем (профессиональный солнечный водонагреватель имеет КПД 70-80%). Получаемой мощности вполне хватит для подогрева воды для бассейна, душа, мытья посуды и прочих технических нужд. А если на вашем участке нет газа или электричества, тогда солнечный водонагреватель, который можно сделать своими руками, станет вдвойне прекрасным решением.

Изготовление теплообменника для солнечного водонагревателя своими руками

Схема гелеоустановки нагрева воды.

Теплообменник является сердцем любого солнечного бойлера для дома. Именно в теплообменнике осуществляется циркуляция и нагрев жидкости. Как правило, данное приспособление состоит из 2 выходов: для ввода холодной воды и для вывода подогретой жидкости.

Своими руками можно изготовить 2 варианта теплообменников: в виде змеевика или в виде решетки. Основной материал теплообменника – это трубка. Для изготовления змеевика следует использовать 1 трубку на всю длину теплообменника. При создании решетки достаточно использовать несколько отрезков труб подходящей длины, однако дополнительно придется купить фитинги.

К примеру, при изготовлении коллектора своими руками используется 7 вертикальных трубок и 14 трубок небольшой длины, необходимых для сборки горизонтальных труб. Для соединения необходимо будет подготовить 12 тройников и 2 отвода, которые будут использоваться для соединения заглушенных углов.

Основным аргументом для выбора 1 из 2 доступных вариантов является материал, из которого он будет выполнен, потому что далеко не любой материал можно согнуть в виде змеевика своими руками без использования дополнительного оборудования. В процессе выбора материала необходимо опираться на 2 главных критерия: теплопроводность материала и его стоимость. Так, чем выше будет теплопроводность материала, тем больше горячей воды вы сможете получить. Самая высокая теплопроводность, если рассматривать материалы, с которыми можно работать своими руками, у медной трубки (384 Вт/м*С). Для сравнения полипропиленовая труба может похвастаться теплопроводностью всего лишь в 0,23 Вт/м*С, а металлопластиковая труба в 2 раза больше – 0,43. Сшитый полиэтилен может принять 0,32 Вт/м*С.

Изготовление абсорбера для коллектора своими руками

Схема устройства платы абсорбера.

Основным элементом конструкции, без которого солнечный водонагреватель попросту не будет работать, является теплообменник. Солнечные лучи попадают на него и нагревают находящуюся внутри воду. Однако проблема в том, что теплообменник составляет только небольшую долю площади солнечного водонагревателя.

К примеру, вы создали солнечный бойлер площадью 1 кв.м. В него вы установили решетку, которая состоит из 7 вертикальных труб и 2 горизонтальных труб длиной 90 см и 100 см соответственно. Диаметр использованных труб составляет 12 мм. Путем несложных вычислений будет получена общая площадь теплообменника, контактирующая с солнцем, которая в этом случае составляет 0,1 кв.м. Отсюда вывод, что теплообменник занимает лишь 10% от суммарной площади коллектора. Следовательно, 90% солнечных лучей на решетку теплообменника не попадают. Для увеличения площади, на которую попадают солнечные лучи, на трубки теплообменника прикрепляются специальные пластины. Именно они и будут выступать в роли абсорбера.

Абсорбер представляет собой пластины, изготовленные из тонкого металла, которые примыкают к трубкам теплообменника. Данные пластины улавливают солнечную энергию и преобразовывают ее в теплоту. Далее эта теплота передается теплообменнику и жидкости, циркулирующей внутри него.

Функции абсорбера мог бы выполнять и сам медный теплообменник, однако площадь воздействия лучей солнца на него мала, а пластины позволяют существенно увеличить площадь воздействия солнца и повысить КПД всей установки. Пластины должны быть изготовлены так, чтобы они покрывали всю площадь солнечного водонагревателя.

Изготовление короба для бойлера своими руками

Однако солнечный бойлер – это не только абсорбер. Тепло, получаемое установкой, необходимо еще и удержать, ведь нагрев теплоносителя осуществляется не только за счет его нагревания прямым солнечным светом, но и за счет т.н. парникового эффекта. Рама солнечного водонагревателя обычно выполняется из алюминия или деревянного бруса. Высота рамы должна быть не меньше 7 см. Дно коллектора изготавливается из влагостойкой фанеры. В качестве утеплителя можно использовать минеральную вату или полистирол толщиной от 10 мм.

Сборка солнечного водонагревателя

Схема интеграции солнечных коллекторов в систему отопления.

По размерам теплообменника из фанеры изготавливается подложка, на которой будет крепиться теплообменник и абсорбер. Сначала к подложке крепится теплообменник. После этого с помощью специального мебельного скотча крепятся абсорберы. Обратите внимание, что пластины должны максимально плотно прилегать к теплообменнику.

Для достижения лучшего эффекта нужно использовать термопасту. Тонким слоем термопасты проведите по решетке, после чего прижмите абсорбером. Обратите внимание на то, что теплопроводность данной пасты ниже, чем теплопроводность, достигаемая прямым контактом.

Теплообменник устанавливается на подложке, после чего начинается монтаж абсорберов. Решетка стягивается с фанерой струбцинами. Это обеспечит ее надежную фиксацию. Алюминиевые листы с внутренней стороны промазываются силиконом, что позволит повысить теплопередачу и предотвратит гальваническую коррозию.

После этого абсорбер красится матовой черной краской для повышения эффекта. После высыхания конструкцию устанавливают в теплоизолированную раму и покрывают поликарбонатом или стеклом.

Солнечный водонагреватель из старого холодильника

Солнечный водонагреватель вы можете сделать своими руками и из старого холодильника. С задней части холодильника демонтируется змеевик.

Для каркаса могут использоваться рейки, а в качестве основы для самодельного солнечного бойлера – старый коврик или резиновая подстилка. Разберите старую оконную раму и подберите подходящее по размеру стекло (лучше всего толщиной от 3-4 мм).
Из деревянных реек изготавливается рама (каркас коллектора) в соответствии с размерами змеевика. В раме создаются отверстия под вывод труб теплоносителя.

Для обеспечения пространственной жесткости рамы коллектора и для крепления прокладки используются дополнительные рейки. Защита емкости коллектора солнечного бойлера от инфильтрации холодного воздуха обеспечивается путем герметизации всех соединений. Для этого подходит обычная клейкая лента, при помощи которой закрываются все щели.

Далее, при помощи обыкновенной пластиковой трубы, теплоноситель (вода) подводится непосредственно к змеевику. Диаметр трубы при использовании змеевика от холодильника будет маловат, что сказывается на продуктивности водонагревателя, однако, принимая во внимание низкую трудоемкость и себестоимость изготовления подобной нагревательной системы, повысить мощность установки можно, если сделать и установить несколько таких коллекторов.

Змеевик закрепляется на некотором расстоянии от фольги. Для фиксации можно использовать крепления со старого холодильника.

Солнечный водонагреватель из старого холодильника почти готов. Последним этапом его изготовления будет монтаж, закрепление и герметизация стекла (защитной поверхности) коллектора. Для закрепления одной только клейкой ленты недостаточно, потому что при нагреве ее адгезия заметно снижается. Поэтому используйте саморезы или хомуты.