Устанавливаем солнечные коллекторы для отопления дома
Гелиотопление наиболее широко распространено в южных странах. В большинстве своем абсорбированная солнечная энергия используется для снабжения горячей водой или для освещения, когда речь идет о солнечных батареях на фотоэлементах. Объясняется это просто: для высокой производительности подобной системы необходима большая протяженность светлого времени и высокая интенсивность излучения.
В средних широтах гелиосистемы можно применять для отопления дома в качестве дополнительного источника тепла.
Особенности эксплуатации
Эффективность любого гелиоустройства определяется степенью инсоляции. Для средней полосы России это означает, что наиболее продуктивной солнечная система отопления будет летом, в период самого активного светила и самого длительного нахождения его на небосводе. В зимний период производительность существенно сокращается, поэтому использовать как коллекторы, так и батареи можно только в качестве альтернативного источника тепла.
Однако даже в этой роли гелиосистема сокращает расходы на обогрев почти на 30%. Летом же ее можно успешно использовать для снабжения своего дома горячей водой, что тоже представляется весьма выгодным.
Солнечный коллектор для бани
Самое простое устройство, которое относится к солнечному типу отопления, и всегда производилось только своими руками – это водный нагреватель для бани. Для этого немудреного приспособления используется оцинкованная бочка, размещаемая с южной стороны на краше бани. За стуки самодельный агрегат способен нагреть до 100 л воды до 60 градусов.
Второе устройство обладает несколько большей эффективностью, и изготавливается своими руками из частей старого холодильника.
- Основу самодельной батареи составляет очищенный и вымытый змеевик. Под размеры его изготавливается рамка из деревянных реек.
- Резиновый коврик обрезается по параметрам деревянной рамки и накрывается листом фольги. Рама крепится к коврику.
- Змеевик устанавливается в каркас и закрепляется хомутами, снятыми с того же холодильника. Вход и выход трубки змеевика должны выходить за рамку каркаса, для чего в рейках просверливаются отверстия.
- При необходимости дно конструкции усиливается рейками.
- С лицевой стороны изделия устанавливается обычное стекло и фиксируется скотчем. Рекомендуется обработать стыки герметикам. На фото – гелиоустройство из змеевика.
- Коллектор, изготовленный своими руками, располагается на крыше либо на плоской поверхности на опорах под углом в 25–35 градусов, так как такое положение обеспечивает наилучшую инсоляцию.
- Аппарат соединяется трубой с баком-накопителем – нагретая вода попадает в бак, оборудованный вентилем для регулировки давления. Охлажденная вода по второй трубе возвращается в коллектор для нагрева.
Даже такая примитивная схема позволяет без затрат снабжать дом горячей водой.
Изготовление солнечного коллектора для отопления
По самым приблизительным расчетам эффективность установки для отопления дома должна быть выше в 2–2,5 раза. Поэтому и рабочая площадь коллектора и его устройство будет сложнее. Для изготовления и установки типичного плоского коллектора своими руками понадобится опыт работы со сварочным аппаратом.
Устройство напоминает радиатор, составленный из узких металлических трубок, размещенных на дне ящика. Трубки используются с тонкими стенками и минимального сечения, например, 16*1,5 мм. Как правило, материалом служит сталь, так как медные трубки намного дороже, однако и эффективность у них выше.
- Собирается коробка – из досок толщиной в 25–30 мм. Дно ящика изготавливается из листа фанеры соответствующих размеров и усиливается деревянными рейками.
- Ящик теплоизолируется. В качестве изолятора можно использовать пенопласт или пеноплэкс. Плита размещается на дне короба и накрывается листом оцинкованного белого железа. Так как лист будет выполнять роль абсорбирующей пластины, его следует окрасить в черный матовый цвет.
- 15 труб с длиной в 1,6 м малого диаметра, соединяются друг с другом, образуя собой радиатор. Элементы также рекомендуется окрасить черной матовой краской для повышения уровня абсорбции тепла. Радиатор крепится хомутами. На фото – короб с установленным внутри радиатором.
- Для подводящей и отводящей трубы в боковинах короба делают отверстия. Используются трубки большего диаметра, например, 3/4-1 мм.
- Устройство накрывается листом стекла, стыки тщательно герметизируются.
- Деревянную поверхность рекомендуется покрыть серебристой светоотражающей краской для уменьшения теплопотерь. На фото демонстрируется готовый аппарат.
На видео процесс изготовления солнечного коллектора представлен более подробно.
Монтаж гелиосистемы
Вторым важным элементом системы является бачок-накопитель. Для этого используется бочка соответствующей емкости – 200–300 л или больше. Бак нуждается в теплоизоляции: для нее изготавливается деревянный короб, бак помещается внутрь, а все пространство между стенками заполняется теплоизолирующим материалом: пенопластом, опилками, минеральной ватой и тому подобным.
Бак в коробе устанавливается на чердаке дома. Там же помещается аванкамера таким образом, чтобы уровень воды в ней оказался выше уровня воды в накопителе на 1 м.
Изготовленные коллекторы размещаются на крыше дома под углом наклона 25–35 градусов. Плоскость устройства ориентирована на юго-запад.
Все элементы системы отопления соединяются трубами. Для вывода нагретой воды из бака и для подвода воды к аванкамере используются трубы меньшего диаметра, так как здесь требуется большой напор. Остальные части соединяются трубами с большим диаметром.
Трубы также следует теплоизолировать, чтобы уменьшить потери при передаче тепла. На фото представлена смонтированная гелиосистема.
Принцип работы
Промышленные гелиосистемы оборудуются специальными контроллерами для наблюдения за работой. Описанная выше достаточно простая установка потребует температурного датчика, поплавкового механизма для контроля над уровнем воды в аванкамере и механизма отключения нагрева.
Нагревание воды происходит за счет непрерывного действия радиаторного контура: нагретая в трубах вода попадает в бак-накопитель, а холодная из него же возвращается в коллектор.
При отборе воды на хозяйственные нужды, вода поступает из верхней части бака – там находится нагретая жидкость. Для компенсации в систему поступает холодная вода из водопровода. Она попадает в аванкамеру, а затем перемещается в нижнюю часть бака, то есть, не смешивается с нагретой водой, а почти сразу передается на коллектор для нагрева.
Для отопления дома вода набирается из бака-накопителя. Зимой и осенью, температура ее, скорее всего, будет недостаточной, поэтому в систему включается электронагреватель или газовый котел, температурный датчик которого и будет контролировать температуру воды в баке. В итоге нагреваться вода будет за счет работы обоих нагревательных элементов, один из которых – коллектор, действует постоянно, но только в солнечные дни, а второй – котел или нагреватель, включается, когда срабатывает температурный датчик.