Солнечный бойлер: возможности применения геоколлектора и самостоятельное изготовление устройства

Солнце — очень большой источник неопасной и бесплатной энергии. И если до этого времени люди не имели возможности применять её, то сегодня есть технологии, помогающие обеспечить дом теплом и горячей водой исключительно за счёт солнечного света. Применение коллекторов — рентабельный и доступный способ сделать дом находящийся за городом очень удобным. Необходимо лишь правильно подобрать гелиоколлектор (или выполнить своими руками), а потом внедрить его в существующую отопительную систему.

Что такое солнечный бойлер

Коллектор (бойлер) — это прибор, который собирает энергию лучей солнца и воплощает её в тепло. Солнце нагревает который находится в коллекторе тепловой носитель, который дальше применяется для устройства горячего водообеспечения и отопления или выработки электрической энергии.

Приборы, которые связаны с солнечной энергией, правильно именовать гелиоустановками или гелиоколлекторами (от имени древнегреческого бога солнечного света Гелиоса).

Современные солнечные нагреватели воды могут быть непростыми, но прибор для своих нужд под силу сделать своими руками каждому хозяину приватного дома. Главное — разобраться, для чего нужно данное устройство.

Три коллектора полностью предоставляют потребности семьи в горячей воде и отоплении

Область применения гелиоустановок

У нас в государстве словосочетание солнечный бойлер у большинства все ещё ассоциируется с чёрным баком на крыше будки летнего душа, но по всему миру такая технология активно применяется. Гелиоколлекторы популярны на юге Европы. Жители приватных домов в Италии, Испании и Греции согласно законодательству обязаны пользоваться солнечными водогреями. Не отстаёт от запада и КНР. Там солнечные нагреватели воды ставят на крышах многоэтажек и предоставляют горячей водой все квартиры. В 2000 году в мире насчитывалось столько гелиоустановок, что собранные вместе они заняли бы более 71 млн м 2 . Практически 15 млн м 2 из них были бы европейскими.

Солнечные вакуумные коллекторы практически полностью занимают крыши китайских новых домов

Применяются эти приборы для систем с горячим водоснабжением помещений бытового назначения и зданий промышленного назначения, отопления приватных домов, административных строений, цехов. Больше всего популярны они в пищевой и тканевой промышленности, потому как именно в данной области существует очень много процессов производства с применением горячей воды.

У часников на любого человека из Германии приходится 0,14 м 2 площади солнечного коллектора, из Австрии — 0,45 м 2 , с Кипра — 0,8 м 2 , а из России — 0,0002 м 2 . Интенсивность солнечного освещения в нашей стране всего на 0,5 кВт*ч/м 2 меньше, чем на юге Германии. Это означает, что невысокая востребовательность солнечных коллекторов на севере вызвана не географическими причинами.

С обширной системой коллекторов можно нагревать даже воду для бассейна

Виды солнечных коллекторов

Инженеры разработали плоские, трубчатые с вакуумом, концентраторы с параболоцилиндрическими отражателями, воздушные, солнечные башни и остальные виды установок. Самыми популярными для целей бытового применения остаются плоские и вакуумные нагреватели воды.

Таблица: сравнительная характеристика плоских и вакуумных коллекторов

Плоский коллектор	Вакуумный коллектор
Легко выполняется собственными руками из материалов которые всегда под рукой.	Изготавливается в условиях в промышленности или собирается из фабричных деталей.
Быстро возмещается.	Возмещается втрое длительнее плоского.
Реже перегревается в жару.	Не допускает возврата накопленного тепла во внешнюю среду.
Прекрасно работает летом или в государствах с жарким климатом.	Подойдет для холодных регионов, работает в зимний период при температуре до -30 о С.
Обладает высокой парусностью, благодаря этому большой порыв ветра может сорвать его с крыши.	Ветер свободно проходит между вакуумными трубками, благодаря этому возможность, что коллектор не сможет пострадать от бури, выше.
Сам очищается от снега, инея и льда.	Продуктивность в 2–3 раза больше, чем у плоского коллектора (при равных площадях).

Характерности плоских солнечных бойлеров

Устройство собой представляет панель, в середине которой размещены медные трубки с тёмным покрытием. В них нагревается вода, которая потом скапливается в баке и Используется для ГВС (горячего водообеспечения). Если делать коллектор собственными силами, то дорогие составляющие можно заменить доступными материалами:

• взамен медных трубок можно взять стальные, полиэтиленовые или же просто отопительный прибор от старого холодильника;
• каркас из дерева может стать заменой металическому, хоть он и весит больше;
• хромированный поглотитель заменит обыкновенная чёрная краска;
• в качестве защитной крышки хорошо послужит стеклянный лист или ячеистого поликарбоната, а теплоизолятора — пенополистирол.

Главное — обеспечить герметичность панели, однако для этого довольно все швы заделывать строительным силиконом. Главным минусом подобного рода устройств является то, что нагретый тепловой носитель излучает тепло в воздух и чуть-чуть охлаждается до поступления в накопительный бак. Применение тепловой изоляции и герметизация швов призваны бороться собственно с этим эффектом.

Дорогие детали промышленного коллектора можно заменить более дешёвыми подобиями, к примеру, применять взамен медных трубок стальные, а каркас прибора сделать древесным

Если воду из плоского коллектора не забирать, в жаркий солнечный день она может нагреться до 190–210 о С, что может привести к разрыву трубок с носителем тепла или элементов для соединений. Тем, кто пользуется солнечным бойлером не часто, важно установить накопительный бак, способный убрать лишнее давление в трубках. Очередной вариант — в качестве поглотителя тепла применять минеральное масло, а не воду. Его температура кипения выше, что уменьшает риск повреждения системы. В этом случае понадобится теплообменный аппарат, в котором масло будет передавать собранное тепло воде без непосредственного контакта.

Плоские солнечные коллекторы доступнее и легче в изготовлении, но годятся исключительно для летней эксплуатации на дачном участке или в качестве дополнительного водогрея. Применяйте их исключительно для ГВС.

Характерности вакуумных коллекторов

Солнечные нагреватели воды данного вида состоят из отдельных трубок, любая из них находится в безвоздушной обстановке. Подобная конструкция позволила уменьшить потери тепла на пути от коллектора к накопительному баку и сделать больше результативность системы. За счёт этого вакуумные коллекторы прекрасно работают в период смены сезонов (осень, весна) и в зимний период.

Вакуумный коллектор состоит из трубок, помещённых в безвоздушную среду

В вакуумных солнечных водонагревателях также применяются медные трубки, потому как данный материал обеспечивает хорошую передачу тепла и в это же время гигиеничность. Другие детали сходственны: стекло (боросиликатное для лучшего пропускания тепла), под ним чёрный поглощающий слой, трубка с носителем тепла и подложка. Герметичность системы обеспечить легче, так как шов всего один — соединение между трубкой и накопительным баком.

Некоторые трубки присоединяются к главной трубе вакуумного водогрея

Холодная вода понемногу нагревается от поочерёдного контакта с горячими медными трубками. Тепло из вакуумной гелиоустановки отводится именно так, благодаря этому важно обеспечить ему регулярный приток холодной воды, другими словами применять горячую в течении дня. Для увеличения стойкости системы в виде теплоносителя в вакуумных солнечных коллекторах применяется антифриз. Он отлично переносит нагрев до 300 о С и не замерзает, когда в пасмурный день температура прибора уменьшается до -40 о С.

Для круглогодичного ГВС и отопления дома за городом нужен вакуумный солнечный коллектор. Он дороже, но эффектнее и надёжнее плоского.

Собственными руками создать настоящий вакуумный солнечный коллектор невозможно: изготовление толстостенной трубки из боросиликатного стекла невозможно в домашних условиях. Благодаря этому самым надёжным вариантом будет покупка фабричных колб (предлагаются коаксиальные и перьевые разновидности) и сборка гелиоводонагревателя на месте. Но потому как даже подобная работа просит недюжинных слесарных способностей, удобнее купить готовое изделие с гарантией от изготовителя.

В какую систему соединить солнечный бойлер

Чтобы горячая вода начала вытекать из крана, важно не только подобрать коллектор, но и создать для него целую систему из бака накопительного, соединительных труб, кранов и иных элементов.

Типы циркуляции

Нужно установить, сумеете ли вы установить накопительный бачок больше уровня коллектора. От этого может зависеть, какой из 2-ух типов циркуляции будет в системе.

Гравитационная циркуляция образовывается из-за разницы в плотности горячей и холодной воды. Нагретая жидкость стремится подняться, что и обуславливает подобное размещение бака накопительного. Если крыша имеет трудную конструкцию, подберите отлично освещённое место для расположения коллектора и установите бак под коньком.

При естественном типе циркуляции вода передвигается по системе вследствие разницы в плотности горячей и холодной воды

В системах с циркуляцией принудительного типа перемещение горячей воды выполняется с применением насоса

Если вы все таки захотели применять в коллекторе масляный тепловой носитель, предусматривайте насос для циркуляции принудительного типа. По другому из-за невысокого коэффициента увеличения масла система просто не будет работать.

Выбор типа контура циркуляции

Популярны три типа систем:

С разомкнутым контуром. Это упрощенный вариант для обеспечения дома горячей водой. Его главное отличие в том, что носителем тепла в коллекторе в первую очередь считается вода. В первую очередь она нагревается в трубках, потом поступает в накопительный бак, а далее — конкретно в кран ванной или на кухне комнате. То содержится вода не двигается по кругу, а в разомкнутом контуре каждый раз нагревается новая часть.

В системе горячего водообеспечения с разомкнутым контуром вода не двигается по кругу

В одноконтурной системе циркуляции солнечный коллектор работает одновременно с котлом

В двухконтурной системе циркуляции нет прямого контакта между носителем тепла солнечного водогрея и водой

Система циркуляции с разомкнутым контуром эффективна для ГВС дачи, двухконтурная — для полнейшего обеспечения (ГВС и отопления) дома за городом.

Как выполнить плоский солнечный коллектор собственными руками

Для этого необходим чертёж. Также понадобится высчитать площадь водогрея в согласии с нуждами семьи. Такой параметр определяется по формуле: A=K*F*SF/(G*?)AW=1/(G*?)A=K*F*SF*AW, где:

• А — площадь коллекторов, м2;
• AW — приведённая площадь, которая способна вырабатывать 1кВт*час за один день, м2*день/(кВт*час);
• ? – КПД одного коллектора, %;
• G — полное излучение солнечного света за один день, отличительное для этой местности, кВт*час/(м2*день);
• К — показатель, учитывающий величину наклонного угла коллекторов и их ориентацию относительно сторон света;
• F — энергия, необходимая чтобы нагреть воду на день, кВт*час/день;
• SF — доля солнечные энергии в покрытии потребности в тепле, %.

Для строительства коллектора понадобится детальный чертёж с указыванием количества и размера деталей

Материалы и материалы для работы

Для производства плоского гелиоколлектора размером 2,28х1,9х0,1 м с трубами из металлопластика и каркасом из дерева понадобится:

• ножовка или лобзик для нарезания дерева и фанеры;
• ножницы для труб сделанных из металлопластика;
• шуруповёрт;
• кисти и распылителя краски или баллончик аэрозольной краски для чернения собранных труб.

Соберите короб для основания коллектора из 2-ух фанерных листов размером 1,52х1,52 м толщиной 1 см. Один из них раскроите для создания бортов на детали: размером 0,76х0,38 м — 4 шт., размером 1,52х0,76 м — 1 шт.

Фанерные листы применяются для создания короба коллектора

Из бруса выполняют подставку (раму) для короба

Для хорошей фиксации трубки крепления расположены в 4-ре ряда

Полотенцесушитель коллектора красят чёрной краской

Экран с функцией защиты коллектора можно собрать из нескольких частей, дополнительно укрепляя стыковочные места

По описанной схеме собирают коллектор мощностью 1,6–2 кВт.

С целью удешевления устройства применяют гибкую трубу из полиэтилена сшитого типа. Она изначально чёрная и устанавливается змейкой при помощи всего 2-ух соединителей. Однако в этом случае вода будет контактировать не с гигиеничным металлом (как в описанном случае), а с пластиком. Это нежелательно, если вода необходима и для готовки еды.

Видео: как выполнить плоский солнечный бойлер с медными трубками

Монтаж гелиоколлектора

Устройство ставится на крыше. Такой вариант подойдет и для домов за городом, и для высоток. Идеально, если крыша скатная и наклонный угол приближен к широте этого региона. В этом случае понадобится закрепить на её стороне с юга спайдерные крепежи к доскам сквозь материал для кровель. Коллектор будет размещаться на 15–20 см больше уровня крыши параллельно скату. Это наиболее прекрасное решение, тем более если в доме применяется несколько бойлеров. Порой коллектор утапливают в крышу, чтобы экран с функцией защиты оказался в одном уровне с покрытием с эффектом декора кровли. Но подобный способ намного затратнее и может сделать слабее крышную конструкцию.

Наиболее целесообразно устанавливать систему плоских коллекторов на крыше с наклонной поверхностью

На плоских крышах коллекторы устанавливают на специализированные конструкции, удерживающие их под заданным углом. Подставки можно выбрать готовыми или сварить без посторонней помощи из уголков. К основе металлическая конструкция фиксируется большими анкерами.

На крыше плоского типа коллекторы устанавливают на специализированные конструкции

На дачах солнечные коллекторы устанавливают недалеко от дома или бассейном на открытом солнечном участке. В этом случае подбирают место на уже созданной площадке или оснащают надёжное основание отдельно. Для этого понадобится прямоугольная площадка с утрамбованной насыпной подушкой, гидрозащитой и покрытием из брусчатки, керамического гранита, иного крепкого твёрдого и погодоустойчивого материала. Потом на ней устанавливается железная или древесная подставка-мольберт, на которую и фиксируется гелиоколлектор.

Установка солнечного коллектора на опоры, которые не имеют общего основания, считается менее надёжным вариантом, но помогает сэкономить простраство

Обслуживание солнечного коллектора

Как и любое остальное оборудование, устройство просит обслуживания. Самые популярные работы:

1. Мытьё стекла. Защитная панель коллектора на протяжении определенного времени становится мутным от пыли и налёта. Чтобы это не оказывало влияние на результативность системы, стоит раз на протяжении месяца (в рабочий период) чистить его обыкновенным средством для мытья стёкол либо просто водой с мылом (если прозрачная панель выполнена не из стекла). Потому как корпус герметизирован, никаких подготовительных работ по отключению системы проводить не понадобится.
2. Водный слив из плоских коллекторов, если они не применяются в зимний период. Замерзание воды в пасмурную зимнюю погоду может привести к разрыву трубок и элементов для соединений. Благодаря этому с приходом холодов нужно выключить водо подачу и полностью слить жидкость из трубок. Тогда к следующему сезону на даче коллектор опять будет готов к работе. Другие части солнечного водогрея стойки к непогоде, благодаря этому снимать их с крыши летнего домика необязательно.
3. Замена теплового носителя, если он испортился из-за нарушение эксплуатационных правил. Применяющийся в вакуумных солнечных коллекторах антифриз очень чувствительный к перегреву. Если бойлер не смог передать тепло воде (в доме не применяли горячую воду, была отключена отопительная система), в жидкости появляются хлопья и заколачивают тонкие медные трубки и фильтр. В результате коллектор не способен хорошо исполнять собственные функции. В этом случае необходимо полностью слить антифриз из каждой колбы, вымыть трубку и заполнить систему новым специальным антифризом (для коллекторов, а не автомобилей). Фильтр также необходимо почистить, а картридж — заменить. После запуска системы нечаянно оставшиеся хлопья могут опять появиться в фильтре, благодаря этому первые сутки работы коллектора нужно его контролировать и по надобности чистить картридж.
4. Замена разбившегося стекла. Защитная панель порой разбивается из-за града, действий вандалов, по иным причинам. В плоском коллекторе стекло заменить очень легко: достаточно снять старое и зафиксировать новое на герметик на основе силикона. Работа занимает не более получаса, отключать систему не нужно будет. В вакуумном коллекторе потребуется замена всей колбы. Её нужно будет выбрать у того же изготовителя.

Замену повредившейся колбы вакуумного коллектора лучше поручить профессиналам

Если коллектор был куплен, при первой же неисправности стоит вызвать мастера, а в период гарантии — обратиться к представителю изготовителя. Рукодельный солнечный бойлер нужно будет ремонтировать собственными силами, но отыскать неполадку и убрать её в изделии своего изготовления намного легче, чем в фабричном. Навык специалистов по ремонту коллекторов подсказывает, что в первую очередь необходимо проверить состояние клапанов, датчиков, бака накопительного и насоса, т. к. они не очень надёжны, чем сама гелиоустановка.

В системах ГВС с гелиоколлектором очень часто ломаются клапаны и датчики

Видео: инструкция по сборке солнечного коллектора из металлических банок

Хозяева солнечных коллекторов уверены: стоит как то оценить возможности данного устройства, и без него уже будет просто нереально обойтись. Теперь и вы можете обеспечить дом либо дом за городом доступным и неопасным теплом.