Самодельные солнечные водонагреватели

Особенности использования самодельных изделий

Промышленные проточные водонагреватели проходят серьёзную проверку, которая препятствует появлению в продаже бракованных агрегатов, представляющих опасность для пользователей. Изготавливая такое устройство самостоятельно, вы должны чётко понимать, что никто, кроме вас, не проведёт диагностику и не обнаружит неисправности. Если вы что-то сделаете неправильно и вовремя этого не заметите, то вся тяжесть последствий ляжет на того, кто окажется ближе всех к повреждённому агрегату. Поэтому перед первым пуском и каждые 2–3 месяца обязательно проверяйте состояние проводов, контактов и сварных швов.

Не забывайте сначала открывать воду, затем включать ТЭН. В противном случае вода в агрегате закипит, а трубчатый электронагреватель перегорит. В тех устройствах, которые продают в магазине, устанавливают сложный датчик, реагирующий на движение воды и подающий электроэнергию на спираль нагревателя.

Устанавливайте самодельные устройства в таких местах, где активность людей минимальна. Это защитит вас и ваших близких, если по каким-то причинам агрегат даст течь. Теплоноситель в системе отопления находится под давлением до 1 атмосферы, поэтому длина струи через протечку может достигать 1 метра. Вода с температурой 70–80 градусов может сильно обварить (ожоги II степени), поэтому отнеситесь к этим рекомендациям серьёзно.

Проточный водонагреватель можно сделать самостоятельно, однако, по затратам такое устройство обойдётся гораздо дороже покупного агрегата и будет менее эффективным и безопасным. Поэтому самостоятельное изготовление его оправдано лишь в том случае, если вам не подходят модели, которые предлагают магазины.

Как сделать змеевик?

Змеевик – это немаловажная часть устройства солнечного нагревателя. За основу можно взять металлопластиковую или металлическую трубу с небольшим сечением. Чаще всего применяется латунь или медь, поскольку эти материалы отличаются хорошим уровнем теплоотдачи. Диаметр змеевика можно подобрать по личному усмотрению. Основное условие заключается в том, чтобы с водой было максимальным его соприкосновение.

Трубка змеевика по спирали накручивается на цилиндрическую оправку. Для этого используется полено или труба большего сечения. Во время наматывания змеевика нужно следить за витками, которые друг друга не должны касаться. Не нужно делать тугой навивку, поскольку с оправки снять змеевик будет очень тяжело. Число витков на змеевике зависит пропорционально от высоты и объема бака. Чаще всего на 10 литров используется 1,4-1,6 кВт тепловой мощности змеевика.

Как сделать работу своими руками

Как мы уже писали, изготовить СВ можно из разных материалов и разными способами.

Из конденсатора холодильника

Он является готовым абсорбером — поглотителем пара. Однако изготовить теплообменник можно еще из таких материалов:

• медных трубок;
• шлангов;
• полимерных, алюминиевых труб;
• пластиковых бутылок.

Остановимся на конденсаторе. Для изготовления батареи вам понадобится:

• Деревянные планки или брусья. Нужно сделать корпус, в который поместится конденсатор.
• Стекло.
• Светоотражающий материал (фольга).
• Подкладка из резины, размерами больше, чем змеевик.
• Трубопровод.
• Герметик.
• Теплоизоляция.

Снимите решетку с задней стенки старого холодильника. Ее следует хорошо почистить и помыть, поскольку внутри находился хладагент. Из деревянных брусков выполните каркас. Подкладкой послужит резина. Поверх уложите теплоизоляцию и лист светоотражающего материала. Все щели тщательно герметизируйте.

Теперь установите конденсатор и закрепите его на месте. Сверху — лист из стекла. Закрепить конструкцию можно скотчем. Для подвода воды организуйте отверстия. Сверху и снизу стекла можно закрутить саморезы или шурупы, поскольку нагреватель будет устанавливаться с наклоном.

Подведите воду и опробуйте изделие.

Нагреватель из труб

Это простая схема позволяет быстро нагревать воду. Благодаря легкости соединения площадь установки может быть любых размеров. Их можно использовать для отопления и хозяйственных нужд.

Что понадобится:

• Трубы из поликарбоната, полиэтилена, полипропилена, металлопластика.
• Брус для рамы (габариты в зависимости от площади установки).
• Лист фанеры.
• Уголки.
• Переходник.
• Тройник.
• Впускной и обратный клапан.
• Сливной кран.
• Лист металла.
• Профили из алюминия.
• Доска.
• Стекло.
• Песок.
• Гидроизоляция.
• Основа.

Инструкция:

• Определитесь с местом установки — оно должно быть самым солнечным.
• С помощью песка и грунта уплотните почву. В качестве основы можно использовать тротуарную плитку.
• Используя брус и уголки, соберите каркас. Заднюю часть укрепите брусом, продольно закрепив его на основу. К передней части прикрепите фанеру. Закончите корпус креплением досок с отверстиями для стекла.
• На корпусе установите стекло.
• Сверху закрепите листы из металла. Покрасьте поверхности черной краской.
• Организуйте крепления для труб и установите их на расстоянии 40 мм друг от друга. Соберите конструкцию с помощью уголков и штуцеров.
• Проделайте два отверстия для подвода воды, установите тройники и выполните подключение. Проверьте систему на герметичность.

Всесезонная конструкция

Этот способ наиболее сложный технически. Однако он позволяет эксплуатировать нагреватель и летом, и зимой. В качестве теплоносителя используются трубки с разряженной средой.

Жидкость должна циркулировать сверху вниз:

• Соорудите металлический каркас необходимой площади. Можно сразу закрепить его на крыше анкерными болтами.
• Подключите водовод и установите термодатчик.
• Монтируйте нагреватель: трубу из меди оберните листом алюминия. Конструкцию вставьте в стеклянную трубу. Снизу установите чашку для фиксации и пыльник.
• Металлическую часть трубы установите в конденсатор из латуни.
• Организуйте монтажный блок и подключите к нему электричество. Рядом с термодатчиком монтируйте воздухоотвод.
• Выставите нужные параметры и протестируйте конструкцию.

Из шланга

Это самый простой и экономичный способ для организации солнечного бойлера, согласно отзывам пользователей. В качестве основы возьмите каркас в форме пирамиды либо изготовьте его из труб с помощью сварки. На каркасе выложите кругами шланг. Чтобы он держался, поставьте пластиковые хомуты или клипсы. Жидкость должна двигаться в такой системе под давлением. Сверху укройте конструкцию пленкой.

Преимущества установки СВ:

• Эффективная работа при полной нагрузке.
• Полная готовность к эксплуатации.
• Быстрая окупаемость затрат на материалы.
• Экономия электроэнергии.

Можно использовать классический прием для изготовления бойлера — черные бочки из пластика. Установить их можно над душем или в другом удобном месте.

Рекомендации специалистов:

• Нужно точно рассчитать нагрузку на изделие, которая должна равняться ежедневному потреблению.
• Если вы изготавливаете прибор из баков, предусматривайте дополнительную термоизоляцию.
• Трубы, которые ведут в бак, должны быть не слишком длинные, чтобы вода быстрее поступала в бак и не успевала остыть.

Изготовление солнечного нагревателя еще раз подтверждает — в мире есть энергия, за которую не нужно платить. Экономьте на топливе и сохраняйте окружающую среду.

Водонагреватель из бутылок ПЭТ

Мысль в том, чтобы сначала создать модули (по 3 бутылки, можно и 4, 5), затем каждый из них подсоединить к пластиковой трубе, которая подключается с одной стороны к источнику холодной воды, с другой – выдаёт горячую жидкость. Лучше всего использовать бутылки ёмкостью в 2-2,5 литра. Соединять их надо по принципу «горлышко в дно».

• Для этого в дне вырезается отверстие под горлышко диаметром 26 мм. Отверстие должно быть расположено строго по центру. Поэтому сначала наметьте центр, просверлив дырку сверлом 3-6 мм.
• Чтобы обеспечить герметизацию, резьбу на горлышке смажьте герметиком и оставьте конструкцию в неподвижном состоянии на 2-3 дня. На дне верхней бутылки сделайте отверстие!
• Модуль из трёх бутылок таким же способом (можете придумать и какой-то другой) присоединяются к пластиковой трубе, в один конец которой входит холодная вода.

Число модулей может быть и большим. Для получения 200 л горячей воды надо где-то 110 бутылок – это три квадратных метров площади.

Получившийся блок разместите в ящике, закрытом оконным стеклом. Угол наклона – от 10-ти до 30-ти градусов.

Получившаяся система гораздо эффективнее чёрной бочки с водой, установленной на крыше.

Большинство самодельных конструкций по нагреву воды солнцем летом дают экономию 70-80% энергии, растрачиваемой на нагревание. Осенью, весной – до 40%. При этом за год у светила «забирается» до 400 кВт/ч на человека! Есть о чём подумать.

Особенности сборки систем с применением солнечного коллектора

В проектировании автономных систем для горячего водоснабжения и отопления на базе солнечных коллекторов следует всегда предусматривать наличие накопительного бака, который будет выступать в качестве аккумулятора тепловой энергии. Это связано с неравномерным как поступлением энергии, так и ее расходом.

Существуют следующие проверенные на практике схемы подключения в систему солнечного коллектора.

С естественной циркуляцией. В данной схеме накопительный бак располагается выше уровня солнечного коллектора.

• Схема для отопления дома с участием солнечного коллектора. Интенсивность солнечного излучения зависит от географической широты. На северных широтах России его может быть недостаточно для обогрева помещения в зимних условиях. Наиболее эффективна его работа будет в паре с традиционным источником тепла, работающего на твердом топливе или газе. В представленной ниже схеме отопительный котел обозначен за номером 12.
• Схема использования гелиоустановки для одновременного снабжения дома горячим водоснабжением и отоплением.Отличительной особенностью этой схемы является наличие дополнительной накопительной емкости. Ее необходимость вызвана разделением питьевой воды и технической, поступающей исключительно в систему отопления.

Солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне.Солнечный коллектор позволяет поддерживать оптимальную температуру в бассейне в течение всего времени суток.

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца

В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Важные нюансы сборки коллектора своими руками

Первый этап – сборка короба. Для сборки упоминавшегося ранее короба используются деревянные доски шириной порядка 12 см и толщиной 3-3,5 см. Днище выполняется из оргалита либо фанерного листа. Дно обязательно усиливается при помощи реек размером 5х3 см. Длину реек подбирайте по размерам днища.

Второй этап – утепление короба. Короб нуждается в качественном утеплении. Лучший и наиболее удобный в использовании вариант – плиты пенопласта. Также хорошо подойдет минеральная вата. Утеплитель укладывается на дно короба.

Третий этап – обустройство короба для радиатора. Уложенный утеплитель необходимо укрыть слоем оцинкованного листового металла. Для соединения радиатора и уложенного листа металла используются хомуты. Предварительно окрасьте трубу радиатора и металлический настил черной матовой краской.

Снаружи коробка окрашивается в белый, а стекло герметизируется при помощи специально предназначенных для таких задач составов. Это позволит минимизировать потери тепла. Соединение труб выполняется в стандартном порядке при помощи тройников, муфт, а также уголков. Применяемые при сборке коллектора трубы без особых усилий соединяются вручную.

Четвертый этап – подготовка аккумулирующего бака. За накопление тепла в рассматриваемой системе отвечает бак, емкость которого может находиться в пределах 200-400 л. Конкретный объем подбирайте с учетом вашей личной потребности в воде. Бак можно сделать из бочки. Если найти подходящую бочку не удастся, используйте трубы.

Бак нуждается в утеплении. Лучше всего установить его в короб из фанерных листов или деревянных досок, а пространство между стенками коробки и емкости заполнить опилками, пенопластом или другим теплоизоляционным материалом.

Пятый этап – подготовка аванкамеры. В состав рассматриваемой системы входит агрегат под названием аванкамера. Главной функцией этого приспособления является нагнетание постоянного избыточного давления, требуемого для полноценной работы системы на основе солнечного коллектора. Аванкамера изготавливается из подходящей емкости на 35-45 л. Прекрасно подойдет бидон. Дополнительно агрегат комплектуется подпитывающим устройством для автоматизации работы.

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя.
Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Чаще всего углом наклона коллектора будет наклон ската крыши. Для того, чтобы эффективность работы водонагревателя приблизить к максимальной, лучше придерживаться рекомендаций и использовать специальный стеллаж, на который будет крепиться коллектор.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

• направление на юг;
• правильный угол наклона;
• беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

• С естественной циркуляцией;
• С принудительной.

В первом случае вода циркулирует благодаря своим физическим свойствам. При нагреве она увеличивается в объёме, плотность у неё снижается. В результате жидкость по трубкам поднимается вверх, а на её место поступает холодная вода. Для прохождения естественной циркуляции резервуар должен находиться сверху коллектора, а это не всегда удобно.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

• Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
• Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

• Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
• Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
• Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.

Теплоноситель также может быть различным. Чаще всего используются вода, антифриз, масло. Можно ещё подразделить водонагреватели по общему принципу работы на пассивные и активные системы.

• Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
• Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Cолнечные водонагреватели

На сегодняшний день, во всем мире эксплуатируется более 6 млн. солнечных водонагревателей. Они используются в индивидуальных жилых домах, системах центрального водоснабжения жилых и общественных зданий, включая гостиницы, больницы, спортивно-оздоровительные учреждения и т.п.

Солнечные водонагреватели производятся в таких странах как — Япония, Израиль, Кипр, США, Австралия, Индия, Франция, ЮАР и др.

По принципу работы их можно разделить на два типа: установки с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В последние годы производители стали делать больше пассивных водонагревателей, работающих без помощи насоса, а значит не потребляющих электроэнергию.

Они надежнее в эксплуатации, проще по конструкции, почти не требуют ухода а по эффективности не уступают солнечным водонагревателям с принудительной циркуляцией. Солнечный водонагреватель с естественной циркуляцией содержит коллектор солнечной энергии, бак аккумулятора в который подводится холодная вода, и из его верхней части отводится потребителям горячая.

Все эти перечисленные элементы образуют контур циркуляции теплоносителя. По подъемной трубке нагретая жидкость из коллектора солнечной энергии поступает в аккумулятор, а по отпускной трубе из бака в коллектор поступает более холодная вода для нагрева за счет поглощенной энергии солнца.

Поскольку средняя температура жидкости в подъемной трубе выше, чем в отпускной, плотность напротив, ниже во второй трубе. И вследствие этого возникает разность давлений, вызывающая движение теплоносителя в контуре циркуляции.

Принцип работы

Теплоноситель в солнечном водонагреватели нагревается в течении всего солнечного дня, благодаря специальным трубкам из стекла с особым покрытием. Затем собирается в хорошо утепленный бак, который изготавливается из пищевой нержавейки и не имеет швов, что защищает его от коррозии и окисления.

А как же он будет работать в дни когда солнце закрыто облаками или тучами. А в дни, когда у солнца низкая активность жидкость все равно нагревается, так как инфракрасные лучи проходящие сквозь облака тоже поглащаются и преобразовываются в тепло.

Он так же может быть снабжен электронагревательным элементом, позволяющим нагреть воду до нужной вам температуры. При этом нагревательный элемент не поддерживает температуру как в обычных электрических водонагревателях, а работает по таймеру установленному вами на определенной время, что тоже хорошо сказывается на экономии.

Управлять работой солнечного водонагревателя не сложно, находясь в помещении вы можете проверить температуру и количество воды при помощи контроллера (цифровой пульт). Устанавливать солнечный водонагреватель желательно на крыше дома, обязательно с южной стороны.

Подача воды в нагреватель осуществляется или с помощью насоса или подключением к центральному водопроводу. В баке врезается электромагнитный клапан который регулирует подачу.

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.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Демонстрация действия солнечного коллектора в зимнее время:

Видео #2. Сравнение разных моделей солнечных коллекторов:

На протяжении всего собственного существования человечество с каждым годом потребляется все больше энергии. Попытки использовать бесплатное солнечное излучение предпринимались давно, но только в последнее время стало возможным эффективно использовать солнце в наших широтах. Несомненно, что за гелиосистемами будущее.

Хотите сообщить об интересных особенностях в организации солнечного отопления загородного дома или дачи? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же можно задать вопрос, оставить фото с демонстрацией процесса сборки системы, поделиться полезными сведениями.

Похожие записи:

Что такое ардуино Сосна или лиственница Чехол для очков Зависимость от кислорода. рассказ пациента, выжившего в алтайском ковидном госпитале Какие существуют индикаторы заряда автомобильного аккумулятора Столярная мастерская (столярка) на даче своими руками