Солнечное отопление дома своими руками — принцип изготовления

Проблема использования солнечной энергии с древних времен занимала лучшие умы человечества. Было понятно, что Солнце – это мощнейший источник даровой энергии, но как эту энергию использовать, не понимал никто. Если верить античным писателям Плутарху и Полибию, то первым человеком, практически использовавшим солнечную энергию, был Архимед, который с помощью изобретенных им неких оптических устройств сумел собрать солнечные лучи в мощный пучок и сжечь римский флот.

Что представляет собой солнечный коллектор из поликарбоната

Внешне устройство имеет вид плоского ящика с относительно большой площадью поверхности. Верхняя часть изготовлена из прозрачного материала, пропускающего солнечный свет к расположенным ниже поглотителям, или адсорберам солнечной энергии. Внутри адсорберы заполнены очищенной водой или антифризом, что обладает высокой теплоемкостью. Теплоизоляция внутренней поверхности коллектора обеспечивает сохранность тепла и его максимально эффективное использование.

Прозрачный материал на поверхности устройства – это ячеистые или монолитные полимеры, но чаще – сотовый поликарбонат. Выбор в его пользу продиктован соображениями экономической выгоды и безопасности. В отличие от хрупкого стекла, поликарбонат способен прослужить длительное время и обладает более низкой теплопроводностью, сохраняя тепло внутри коллектора.

Что представляет собой солнечный коллектор из поликарбоната

Водонагреватель располагается частично на солнце, частично – в емкости с водой. Циркуляция нагретой на солнце жидкости внутри адсорбера обеспечивает быстрое нагревание воды в баке.

В зависимости от типа конструкции различают два вида устройств – воздушные, или вакуумные, и панельные. Относительно дорогостоящий первый вариант – вакуумная модель коллектора – демонстрирует высокую рабочую производительность и может применяться в любое время года независимо от погодных условий. Панельные конструкции проще и дешевле, но их использование возможно только в теплое время года при солнечной погоде.

Монтаж солнечных коллекторов

Монтаж солнечных коллекторов может осуществляться над кровельным материалом, вровень с ним или же на специальной конструкции. Выбор места расположения зависит от типа крыши, ее конструкции, наклона скатов, а также их ориентации относительно сторон света.

Над кровельным материалом коллекторы можно устанавливать, если крыша скатная, а угол наклона ската достаточно большой. В этом случае они монтируются с помощью специальных профилей или кронштейнов, которые крепятся к доскам контробрешетки или стропилам. Вся конструкция должна выступать за края черепицы, чтобы не нарушать герметичности кровельного слоя. Коллектор может закрепляться как непосредственно на кронштейнах, так и на монтажных профилях, прикрепленных к кронштейнам. Для защиты от ветра могут использоваться также дополнительные накладки или специальные элементы. Если коллекторов несколько, между собой они соединяются гофрированными трубками. Чтобы избежать накопления воздуха внутри коллекторов, они слегка наклоняются в сторону, противоположную подсоединению. К системе отопления или нагрева воды коллекторы подключаются с помощью гофрированных труб, выполненных из нержавеющей стали. Трубы эти подводятся к коллекторам через вентиляционные каналы. Преимуществами такого монтажа является его быстрота, небольшая стоимость работ и вывод соединительных патрубков наружу. К недостаткам можно отнести значительные теплопотери.

Монтаж солнечных коллекторов

Коллекторы, смонтированные вровень с кровельным материалом, смотрятся более привлекательно, кроме того, в этом случае под ними не нужно укладывать сам кровельный материал, что сокращает расходы на него. Крепятся они к доскам обрешетки специальными зажимами. Здесь нужно проследить, чтобы стыки коллекторов и кровли не имели зазоров, а были герметичными. Угол наклона ската при этом должен быть не менее 25°. Стоимость монтажа коллектора вровень с кровлей стоит дороже, чем его монтаж над кровлей.

Коллекторы на специальных конструкциях обычно устанавливаются на плоских крышах. Плюсом таких установок является наиболее простой и быстрый монтаж, а также возможность изменения угла их наклона в соответствии с климатическими условиями и ориентацией относительно сторон света. Оптимальным углом наклона считается угол в 45°. Если на одной крыше устанавливаются несколько коллекторов, причем располагаются они один за другим, то нужно соблюдать дистанцию между ними, при которой передние коллекторы не будут затемнять задние. Минимальное расстояние между ними зависит от угла наклона и должна превышать высоту не менее чем в 1,5 раза. Для лучшей фиксации конструкции и защиты от ветра она монтируется на бетонных плитах или ящиках со щебнем. Герметичность кровельного слоя в этом случае не нарушается, зато увеличивается нагрузка на крышу и несущие элементы, поэтому перед установкой нужно проконсультироваться с архитекторами и выяснить, вынесет ли конструкция дома такие дополнительные нагрузки.

Читайте также:  Как провести электропроводку в бане и как это сделать правильно?

Разновидности вакуумных солнечных коллекторов

В основе классификации солнечных коллекторов вакуумного типа лежат две их характеристики. Это вид стеклянного цилиндра и вид используемого теплового канала.

В конструкции вакуумных коллекторов встречаются стеклянные цилиндры (трубки) двух видов:

  • Коаксиальные трубки. Их конструкция предполагает наличие двух стеклянных колб, помещенных одна в другую. Пространство между внешней и внутренней колбой заполнено вакуумом. Поверхность внутренней колбы покрыта специальным веществом с высоким коэффициентом теплопоглощения. По сути внутренняя трубка и является теплоприемником. Во внутренней трубке размещен полый медный контур, заполненный эфирным составом. При нагревании данный состав испаряется и отдает полученную энергию теплоносителю, после чего обратно конденсируется.
  • Перьевые трубки. В их конструкции предусмотрена одна стеклянная колба, в которую помещен специальный медный элемент – тепловой поглотитель. Для увеличения его площади он выполняется рифленым. Вследствие этого он отдаленно становится похож на перо, отсюда и пошло название. Медный тепловой абсорбер покрывается специальным составом, увеличивающим эффективность поглощения солнечных лучей и выработку тепла. Коллекторы с перьевыми трубками обладают большей эффективностью и более долговечны по сравнению с агрегатами, где используются коаксиальные трубки.

Среди используемых в коллекторах вакуумного типа тепловых каналов выделяют также два вида:

  • Каналы типа Heat Pipe. Такая конструкция предполагает наличие внутри полости трубки специального теплосборника. Испаренный эфирный состав передает ему тепловую энергию, а теплосборник в свою очередь отдает ее теплоносителю для дальнейшего распространения по системе.
  • Прямоточные U-образные каналы. Особенностью данной конструкции является циркуляция теплоносителя по тонкому U-образному каналу непосредственно внутри стеклянного цилиндра теплоприемника. С одной стороны входит вода, либо другой применяемый теплоноситель. Проходя по трубке, он забирает тепловую энергию от теплоприемника и выходит со второго конца уже нагретый.

Как своими руками создать такую теплицу

Коллектор можно сделать своими руками. Данная конструкция отличается простотой, а в виде элементов самодельного коллектора применяется медный змеевик от старых холодильников или обычные полтора литровые пластиковые бутылки.

Благодаря использованию солнечного коллектора можно значительно сэкономить материальные средства.

Можно эффективно использовать параметры самой бутылки в подобных коллекторах. Ее способность по сбору отраженных солнечных лучей позволяет создавать дополнительный теплоизоляционный слой без осуществления поворота за солнцем. Воздух, циркулирующий в бутылке, становится дополнительным изолятором, который разогревается лучами солнца. Именно поэтому в конструкции применяются бутылки, которые позволяют увеличить площадь обогреваемой поверхности трубки с теплоносителем.

Создание основной части

Как своими руками создать такую теплицу

При изготовлении коллектора применяются такие материалы:

  1. Пластиковые бутылки.
  2. Железная бочка.
  3. Алюминиевые, медные или резиновые трубки.
  4. Деревянный брус.
  5. Шланг.
  6. Фольга.
  7. Скотч.
  8. Змеевик от старого холодильника.

Для теплоносителя подойдут трубки из разнообразных материалов: алюминий, медь, резина. Металлический вариант коллектора менее практичен из-за того, что поддается коррозии. Применение металлических трубок делает увеличение стоимости самой конструкции. Пластик использовать не рекомендуется из-за плохой теплопроводимости, подобная установка будет неэффективной.

Сборка самодельного солнечного коллектора не составит особого труда, но значительно сэкономит ваши деньги.

Из практики известно, что лучше применять при самостоятельном изготовлении коллектора только резиновый шланг для транспортировки теплоносителя. Важно, чтобы шланг имел черный цвет. В иных случаях его окрашивают обычной черной эмалью.

Читайте также:  Как рассчитать число секций биметаллического радиатора?

Приоритетней использовать матовую краску, чтобы отсутствовал эффект отражения лучей. Можно в теплоносителе использовать запчасти для старых холодильников – змеевики, по которым протекает фреон. После его демонтажа с холодильника, деталь продувается, очищается от мусора и ржавчины.

Сборка осветительного элемента

После проведения сборки, данный коллектор будет иметь вид последовательно соединенных пластиковых бутылок. Желательно использовать чистые, прозрачные и одинаковые экземпляры, а дно и горлышко требуется обрезать. С помощью бутылок составляют сплошную трубу.

Коллектор оборудуется отражателями, представляющие собой квадратики из обычной фольги.

Как своими руками создать такую теплицу

Двухсторонний скотч используется для приклеивания фольги к нежней части бутылки. Другая половина бутылок не должна закрываться.

Для создания каркаса, где располагается коллектор, можно применить обычный брус 5 см. Используют произвольную форму каркаса, которая будет учитывать главное требование, заключающееся в устойчивости. Хомутами крепится труба с теплоносителем.

Простой аккумулятор создается из обычной железной бочки, которую нужно хорошо утеплить и герметически закупорить.

Шаг 4: Вырезаем вентиляционные отверстия

Делаем вентиляционные отверстия так:

Шаг 4: Вырезаем вентиляционные отверстия
  • Используя молоток и отвертку, пробейте дырки в тех местах, где будут находиться вентиляционные отверстия. Отверстия должны располагаться по центру корпуса светильника в верхней и нижней его частях.
  • Вырежьте квадратные отверстия ножницами по металлу. Верхнее, в которое будет устанавливаться вентилятор, должно быть немного меньше самого вентилятора, чтобы вентилятор можно было закрепить с помощью саморезов. Наденьте защитные перчатки, чтобы защитить руки от порезов.
  • Обработайте края прорезанного отверстия, чтобы удалить острые края и заусенцы.
Шаг 4: Вырезаем вентиляционные отверстия

Плюсы и минусы

Коллекторы имеют немало как достоинств, так и недостатков – многие из них уже были разобраны, но стоит кратко подытожить сказанное. Начнём с достоинств:

  • Сокращение потребления энергии из других источников, а значит одновременно сокращение расходов и увеличение автономности дома.
  • Смонтировать коллектор на крыше несложно, сделать это можно даже своими силами.
  • Длительный срок службы: работать устройство может десятилетиями, так что окупит своё приобретение несколько раз.
  • Простота эксплуатации – не нужно постоянно контролировать работу коллектора, достаточно обращать на него внимание изредка.
  • В случае поломки почти всегда повреждённый элемент можно заменить быстро и недорого.
  • Экологичность и безопасность – солнечные коллекторы не загрязняют окружающую среду.

Недостатки коллекторов:

  • Довольно высокая стоимость и длительный срок окупаемости. В последнее время цены на коллекторы падают, так что эта проблема становится всё менее актуальной.
  • Зависимость от погоды и времени года, необходимость ориентироваться или на летнюю, или на зимнюю производительность. Как следствие, значительную часть года энергии будет либо слишком много, либо слишком мало, и обе проблемы придётся решать.
  • Требовательность к расположению, ориентации и углу наклона – не на каждом доме коллектор можно разместить так, чтобы он выдавал близкую к заявленной производительность.

Изготовления солнечного коллектора

Как сделать отопление дома солнечными батареями – теория и практикаДля создания коллектора потребуются такие материалы:

  • змеевик от старого или неисправного холодильника;
  • рейки для сборки каркаса;
  • фольга, обычное стекло;
  • резиновый коврик;
  • емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

При сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

  1. На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
  2. Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
  3. Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Читайте также:  Блоки для дымохода: преимущества, установка и производство

Физика класс

«Теория реактивного движения» — Реактивные двигатели. Pр. P=M·V Импульс топлива-Pт равен импульсу ракеты Рр, но направлен в противоположную сторону. О=mpvp+mтvт mpvp=mтvт Vp=mт·vт. Реактивное движение в природе. Летательные аппараты. Примеры реактивного движения. Реактивное движение. Кальмар. Константин Эдуардович Циолковский. Выполнил: Ученик 8 «А» класса Гимназии № 363 Журкин Алексей. Формула Циолковского. Теория реактивного движения. Цели работы. Pт. mp. Ракетное оружие Катюша (БМ-13).

«Электроизмерительные приборы» — ВОЛЬТМЕТР – прибор для измерения напряжения на участке электрической цепи. Классификация. 3)Омметры- для измерения электрического сопротивления. 6)Мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы. Вольтметр: стрелка поворачивается в магнитном поле магнита. Имеет чувствительный элемент, называемый гальванометром. 4)Электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии.

«Деятельность Ломоносова» — В следующее пятилетие (1750—1755) деятельность Ломоносова развертывается также широким фронтом. Родители Ломоносова. М. В. Ломоносов начал учиться читать и писать в 11 — 12 лет. Славяно-греко-латинская академия. Ломоносов в начале января 1731 года прибыл в Москву. Работу выполнила ученица 8 «б» класса Гурьянова Анастасия. Школа размещалась в здании Сухаревой башни. Новый период в жизни. Физика. Труды Ломоносова в области языка. Обучение велось круглый год. Ломоносову 300 лет. Не менее ценными были исследования Ломоносова в области физики. Отзывы о Ломоносове. Долгий путь……..

«Строение электронных оболочек атомов» — Интеграция физики с химией 8 класс. Максимальное число электронов на энергетическом уровне. Научить составлять электронные формулы атомов. . Обобщение изученного материала. °. В ядре атома углерода содержится 12 частиц. Атом хлора принял один электрон. Интегрированный урок.

«Тепловые явления 8 класс» — Мама права, когда называет своего ребёнка «Солнышко ты моё»? Суточных цыплят нельзя держать под новыми энергосберегающими лампами? МБОУ «Верх-Чебулинская СОШ». Луна светит, но не греет? Вы задумывались над вопросом: Почему в современном доме жить комфортно? Цель проекта: Известно ли вам, как в быту человек учитывает тепловые явления? Оказывается, что тепловые явления сопровождают нас повсюду! 2. Не понятно, почему…?

«Плоское зеркало» — Стол зрителям кажется стоящим на четырёх ножках. С какой стороны у вашего зеркального двойника находится сердце? Как получается изображение точки в плоском зеркале? Солнечные концентраторы. Плоские зеркала используют при постановке некоторых фокусов в цирке. Установки используются для получения водяного пара с высокой температурой. Использование зеркал в технике. Урок физики в 8 классе на тему «Плоское зеркало».

«Физика 8 класс»

Воздушный коллектор

Воздушный коллектор является одной из самых успешных разработок. Но солнечные батареи воздушного типа встречаются очень редко. Такие устройства не пригодны для отопления дома или горячего водоснабжения. Их применяют для кондиционирования воздуха. Теплоносителем является кислород, который нагревается под воздействием солнечной энергии. Солнечные батареи данного типа идентифицируются с ребристой стальной панелью, выкрашенной в темный оттенок. Принцип действия данного устройства представляет собой натуральную или автоматическую подачу кислорода в частные дома. Кислород при помощи солнечных излучений прогревается под панелью, создавая при этом кондиционирование воздуха.

Воздушный коллектор

Разрешено устанавливать воздушный коллектор можно в частные дома, коммерческие помещения.

Антисептическая пропитка для деревянных деталей

  • Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
  • Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.
Антисептическая пропитка для деревянных деталей

Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.