Як зібрати та виготовити сонячний колектор своїми руками

Використовувати безкоштовну сонячну енергію для опалення та гарячого водопостачання будинку досить привабливо. Зробити це можна за допомогою геліоустановки, головним елементом якої є сонячний колектор. Але одним із стримувальних факторів використання геліоустановок є їхня відносно велика вартість. Але їх можна зробити самостійно. Тому, в цій статті ми розповімо про принцип їх роботи, види, а також як зібрати та виготовити сонячний колектор своїми руками для опалення будинку та забезпечення його гарячою водою з різних підручних матеріалів.

Сонячні колектори є теплообмінниками, які вловлюють енергію Сонця і перетворюють її, залежно від їх виду, на теплову енергію рідини або повітря, що циркулюють у них. Нагріті в колекторі рідина або повітря використовуються для гарячого водопостачання або опалення будинку безпосередньо або через додаткові теплообмінники, наприклад через бойлери непрямого нагріву. Головне завдання будь-якого такого колектора: якомога більше «зловити» сонячну енергію і з найменшими втратами передати його теплоносію, що циркулює в ньому.

Види геліоколекторів

По виду теплоносія, що циркулює і нагрівається в них, сонячні колектори можуть бути:

Рідкісні;
Повітряними.

За конструктивними особливостями та видом теплообмінної поверхні вони можуть бути:

як ємності;
трубними;
Плоськими;
Вакуумні.

Рідиннісонячні колектори, як випливає з їхньої назви, у робочому стані заповнені рідиною, яка циркулює та нагрівається в них. Це може бути звичайна вода або рідина, що незамерзає (антифриз). У першому випадку, нагріта вода може подаватися безпосередньо в систему гарячого водопостачання, накопичувальну ємність або в бойлер непрямого нагріву, а в другому випадку - тільки в бойлер. Такі колектори можуть використовуватись як для забезпечення будинку гарячою водою, так і для опалення. Все залежить від потужності геліоустановки.

ПовітряніГеліоколектори використовуються, головним чином, для опалення будинку. Холодне повітря з приміщення подається в такий колектор, нагрівається там і подається назад у приміщення за допомогою природної або примусової циркуляції.

Більшість із цих видів сонячних колекторів можна виготовити самостійно. Виявивши фантазію, для їх виготовлення можна використовувати різні підручні матеріали: пластикові або металеві ємності, труби, шланги, б/в радіатори та навіть пивні банки. Нижче ми розглянемо кілька конструкцій сонячних колекторів, які можна виготовити своїми руками, використовуючи ці та інші підручні матеріали.

Сонячний колектор із металевої або пластикової ємності

Найпростіший сонячний колектор можна виготовити своїми руками із металевої або пластикової ємності об'ємом 50-100 л. Це так званий літній душ, який досить поширений у сільській місцевості та на дачах.

Найкращим металевим варіантом такого колектора буде ємність із нержавіючої сталі, пофарбована зовні у чорний колір. Щоправда, вартість такої нової ємності є досить високою. Тому можна використовувати б/в ємності. Наприклад, зварити бак із двох нержавіючих ємностей від старих пральних машин. Можна використовувати і ємності із чорного металу, оцинковані або пофарбовані водостійкою фарбою. Пластикові ємності хороші тим, що мають невелику вагу і не піддаються корозії, але вони недовговічні, тому що пластик погано переносить ультрафіолетове випромінювання.

Бочка встановлюється на південному боці даху будинку чи безпосередньо над літнім душем. Якщо бочка не герметична, то підведення холодної та забір нагрітої здійснюється знизу. Тиск теплої води в точці забору визначатиметься висотою установки та рівнем води у бочці. Вона наповнюється холодною водою, яка протягом деякого часу нагрівається, а потім використовується.

Якщо бочка герметична, то подача холодної води здійснюється знизу, а огорожа теплою — вгорі. Така ємність підключається до системи холодного водопостачання (насосної станції) і при заборі нагрітої води в бочку надходить із системи холодна, витісняючи теплу у верхню частину.

Перевага такого сонячного колектора у простоті. Його нескладно зробити своїми руками. Якщо бочка циліндричної форми, вона добре освітлюється сонячними променями протягом усього дня.

Недоліки даної конструкції:

Використовувати можна тільки в теплу пору року;
малоефективна у вітряну погоду та коли сонце закрите хмарами;
Велика інерційність - відносно тривале нагрівання води;
Нагріта вдень вода вночі остигає.

Як виготовити та зібрати сонячний колектор з металевих труб

Простий та ефективний сонячний колектор можна виготовити своїми руками із тонкостінних металевих трубок: сталевих, мідних або алюмінієвих. Він є трубчастим теплообмінником (радіатором), який поміщається в теплоізольовану коробку з дощок, фанери або ДСП.

Найкращим матеріалом для виготовлення радіатора геліоколектора безумовно є мідь. Вона має відмінну теплопередачу і не схильна до корозії. Але цей матеріал досить дорогий. Алюмінієві трубки, хоча дешевші за мідні, але можуть виникнути труднощі при їх зварюванні.

Дешевше і найпростіше виготовити теплообмінник із сталевих труб. Їх можна зварити за допомогою звичайного зварювального апарату. Для виготовлення такого радіатора можуть бути використані сталеві труби діаметром? - 1″. При цьому, для підведення холодної та відведення нагрітої води використовуються труби більшого діаметру і з більшою товщиною стінок, а для самого теплообмінника – меншого діаметра та з меншою товщиною стінок.

Схема радіатора сонячного колектора із труб

Розміри радіатора сонячного колектора, а отже, довжина труб залежить від необхідної потужності. Але якщо зробити його занадто великим і громіздким, то можуть виникнути проблеми з його збиранням та установкою. Тому, найкраще, якщо його розміри будуть у межах: ширина – 0,8-1 м, а висота 1,5-1,6 м. Потужність такого колектора буде в межах 1,2-1,4 кВт. Якщо вам необхідно збільшити потужність геліоустановки, то можна виготовити кілька таких колекторів і з'єднати їх між собою.

У цьому випадку для виготовлення радіатора сонячного колектора нам знадобляться дві товстостінні труби діаметром ¾ - 1″ довжиною 0,8-1м та 12-18 тонкостінних трубок діаметром ½ - ¾» та довжиною 1,5-1,6 м.

У товстостінних трубах, які будуть служити для підведення та відведення води, свердляться отвори під тонкостінні труби меншого діаметру з кроком 3-4,5 см. Один кінець такої труби глушиться, а до іншого приварюється або нарізається в ньому різьблення.

Труби зварюються в одну конструкцію радіатора та фарбуються чорною матовою фарбою.

Тепер потрібно виготовити теплоізольований короб для радіатора. Для цього можна використовувати вологостійку фанеру, плити ДСП, OSB або дошки обрізів. Але найкраще підійшла б водостійка фанера (ФСФ).

Розміри короба розраховуються з урахуванням розмірів радіатора, шару утеплювача та зазорів між ними. Висота бортів короба повинна враховувати товщину утеплювача, самих труб, а також відстань їх від днища і короб скла, що закриває, або полікарбонату (10-12 мм). У верхньому торці бортів проводиться вибірка (паз) під скло або полікарбонат. В одному з бічних бортів робляться отвори для труб підведення та відведення води. Елементи короба в одну конструкцію з'єднуються за допомогою шурупів.

Як утеплювач можна взяти пінополістирол, звичайний (пінопласт) або екструдований, а також мінеральну вату щільністю не менше 25. Шар утеплювача (не менше 5 см) монтується зсередини на днищі та з боків короба. Зверху на нього укладається лист оцинкованого металу або шар товстої фольги, які також фарбуються у чорний матовий колір.

Радіатор кріпиться у коробі за допомогою хомутів або затискачів, наявність яких необхідно передбачити ще на етапі виготовлення короба. Місце розташування та розміри хомутів залежать від конструкції радіатора та розміру труб.

Зверху короб накривається склом чи полікарбонатом. Накриття укладається в пази (вибірку) та надійно кріпиться. Усі стики герметизуються.

Сонячний колектор готовий. Його необхідно встановити на південній стороні будинку з нахилом до горизонту 35-45⁰. На його основі можна виготовити геліоустановку, яка включає теплоізольований накопичувач теплої води ємністю 100-200 літрів або бойлер непрямого нагріву.

Установка готового сонячного колектора

Колектор із пластикових або металопластикових труб

Сонячний колектор своїми руками можна також виготовити, використовуючи пластикові ПНД або ПП труби. Теплопередача пластику хоча і менше, ніж у металевих на 13-15%, зате він набагато дешевше міді і не схильний до корозії, як чорна сталь.

Для виготовлення простого сонячного колектора своїми руками труби ПНД діаметром 13-20 мм можна укласти у коробі у вигляді спіралі, закріпити за допомогою хомутів та пофарбувати у чорний колір.

Варіант сонячного колектора із пластикових ПНД труб

Поліпропіленові труби гнуться погано, але їх просто з'єднувати за допомогою паяння, використовуючи спеціальні фітинги. Підводні труби (горизонтальні колектори) можна виготовити з ПП труб діаметром 25 мм, а сам теплообмінник із труб діаметром 20 мм. Готовий радіатор сонячного колектора фарбуємо в чорний колір і монтуємо в короб, який виготовляється так само, як і у варіанті з металевими трубами.

Також можна виготовити радіатор для сонячного колектора з металопластикових труб. При цьому їх можна з'єднати за допомогою фітингів, за тією ж схемою, що і ПП-труби або укласти зигзагами («змійкою») або у вигляді спіралі. Другий варіант простіше. Але необхідно пам'ятати, що радіус вигину металопластикових труб не повинен бути меншим за 7 діаметрів труби.

Варіант сонячного колектора із металопластикових труб

Сонячний колектор із радіатора холодильника

Якщо у вас є радіатор від старого холодильника, його також можна використовувати для виготовлення своїми руками сонячного колектора. Для цього необхідно його ретельно промити, щоб очистити від залишків фреону. Під час промивання слід також перевірити його герметичність - чи немає протікання. Якщо вони є, ці місця необхідно загерметизувати холодним зварюванням або запаяти.

Радіатор від старого холодильника

Сам радіатор потрібно пофарбувати чорною матовою фарбою.

Необхідно передбачити спосіб з'єднання вхідний і вихідний трубок з накопичувальним баком геліоустановки або іншими елементами, в залежності від її виду. Для цього, наприклад, можна припаяти на кінцях трубок різьблення необхідного розміру або натягнути шланги гумові, закріпивши їх хомутами.

Підготовлений таким чином радіатор сонячного колектора кріпиться за допомогою хомутів у теплоізольованому коробі, виготовленому з урахуванням його розмірів. Сам короб може бути виготовлений так само, як і в попередніх випадках.

Повітряні сонячні колектори для опалення будинку

Крім вищеописаних сонячних колекторів, у яких за допомогою сонячної енергії нагрівається рідина, можна виготовити своїми руками конструкції, в яких нагрівається повітря. Такий сонячний колектор можна використовувати для додаткового опалення будинку. Холодне повітря з приміщення подається в теплообмінник, нагрівається там і подається назад в приміщення.

Теплообмінник для такої геліоустановки може бути виготовлений із листового металу, тонкостінних металевих труб, а також навіть із банок від пива чи інших напоїв. Самі конструкції таких колекторів ми розглянемо в іншій статті цієї рубрики.