Солнечное отопление дома своими руками — принцип изготовления

Вакуумный солнечный коллектор представляет собой современный прибор для эффективного отопления и горячего водоснабжения жилых домов. В качестве основного источника тепловой энергии он использует инфракрасный спектр солнечного излучения. Данный вид энергии является неиссякаемым и бесплатным, в связи с этим вакуумные солнечные коллекторы обрели большую популярность. Однако их применение заставляет учитывать ряд важных нюансов.

Подготовка

Основные материалы, которые понадобятся для работы: доски (или фанера, толщиной 1 — 1,5 см), органическое стекло (также подойдёт и бесцветный монолитный поликарбонат), герметик, любая теплоизоляция, уголок и обрезки металла.

Подготовка банки

Итак, для начала нужно собрать необходимое количество материала. Нам понадобятся алюминиевые банки из-под пива (энергетических напитков, колы и т.д.) Для создания коллектора, размером 240 × 126,5 см вам понадобятся 234 алюминиевых банок стандартного размера. Да, немало – так что подключаем к процессу сбора всех своих друзей. Можно конечно не заморачиваться и использовать стальные трубы, только вот их сниженная теплопроводность существенно уменьшит конечную температуру, исходящую из коллектора. Ну и само собой, на трубы придётся сильно потратиться. Берём пустую банку, ножницами по металлу расширяем отверстие со стороны «горлышка» — произвольными надрезами. Также можно воспользоваться роликовым консервным ножом и пройтись по кромке, это к тому же поможет завальцевать острые края.

Отверстия в банке

На донышке банок делам с помощью зубила несколько сквозных отверстий. Через них будет происходить эффективная циркуляция воздуха. Оформить отверстия можно так:

Обращаем ваше внимание, что некрасивые зазубрины обязательно должны присутствовать. Струи воздуха, сталкиваясь с ними, создают эффект турбулентности, а значит ещё больше разгоняются и нагреваются. Именно это нам и нужно. После завершения подготовительных работ следует тщательно промыть полученные заготовки, так как готовая конструкция, нагреваясь, будет издавать малоприятные запахи. Дополнительно обезжирьте места склеивания (горлышко и дно), тщательно просушите банки.

Держатель банок

Перед склеиванием банок в длинные трубки желательно загодя сделать форму-держатель. Он позволит зафиксировать вереницу банок в уровень, пока герметик не окрепнет основательно. Для этого достаточно соединить две доски, длиной по 2, 2 метра, под прямым углом.

Теперь поочерёдно покрываем термостойким герметиком каждую банку, соединяя дно со следующим горлышком. Также можно пропаять соединение, только труд этот весьма кропотливый. Склеиваем трубку, состоящую из 13 банок, и устанавливаем её в «форму». Сверху аккуратно прижимаем чем-нибудь конструкцию — для большего сцепления. Всего таких «труб» нам нужно будет сделать 18 штук. Прихватите конструкцию в нескольких местах пластиковыми стяжками, для подстраховки, и оставьте, чтобы она как следует просохла. Обычно на это уходит не менее суток.

Делаем простой солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция

Солнечные коллекторы – это отличный способ сэкономить энергоресурсы. Бесплатная солнечная энергия сможет как минимум 6-7 месяцев в году обеспечивать теплую воду для хозяйственных нужд. А в остальные месяцы – еще и помогать системе отопления.

Но самое главное, что простой солнечный коллектор можно изготовить самостоятельно. Для этого вам понадобятся материалы и инструменты, которые можно купить в большинстве строительных магазинов. В некоторых случаях будет достаточно даже того, что найдется в обычном гараже.

Представленная ниже технология сборки солнечного нагревателя использовалась в проекте “Включи солнце – живи комфортно”. Она была разработана специально для проекта немецкой компанией Solar Partner Sued, которая профессионально занимается продажей, монтажом и сервисом солнечных коллекторов и фотоэлектрических систем.

Главная идея – все должно получиться дешево и сердито. Для изготовления коллектора используются довольно простые и распространенные материалы, но его эффективность получается вполне приемлемого уровня. Она ниже, чем у фабричных моделей, но разница в цене полностью компенсирует этот недостаток.

Существуют различные типы солнечных водонагревателей, но все они основаны на простом принципе: темная поверхность «впитывает» солнечную энергию, потом это тепло передается теплоносителю (воде).

Простейшие модели могут быть построены из доступных материалов и не требуют насосов или иного электрооборудования.

Эффективный солнечный коллектор может использоваться даже в зимнее время благодаря применению незамерзающих жидкостей – антифризов.

Совет

Описанная система солнечного коллектора является пассивной и не зависит от электроэнергии. Она обходится без электрических приборов. Горячая жидкость перемещается между коллектором и баком по принципу конвекции, благодаря простому правилу: нагретая жидкость всегда поднимается вверх.

Делаем простой солнечный коллектор своими руками, пошаговая инструкция

Принцип работы такого солнечного коллектора заключается в следующем:

  • Солнце нагревает жидкость в коллекторе
  • Нагретая жидкость поднимается по коллектору и трубе в бак-аккумулятор
  • Когда горячая жидкость поступает в теплообменник, установленный в бак с водой, тепло передается от теплообменника воде
  • Жидкость в теплообменнике, охлаждаясь, перемещается вниз по спирали и поступает из отверстия в нижней части бака обратно в коллектор
  • Вода, нагретая в баке, аккумулируется в верхней части бака
  • Холодная вода из водопроводной сети / резервуара поступает в нижнюю часть бака
  • Нагретая вода отбирается через выходное отверстие в верхней части бака.
Читайте также:  Как выполнить кирпичную кладку печи своими руками

Пока на коллектор светит солнце, жидкость в трубах абсорбера нагревается, перемещается в бак и таким образом постоянно циркулирует. Этот процесс обеспечивает нагрев воды в баке всего за несколько часов при интенсивном солнечном излучении.

Основной элемент коллектора отопления – абсорбер. Он состоит из металлического листа, приваренного к металлическим трубам. Несколько труб устанавливаются вертикально и привариваются к двум трубам большего диаметра, расположенных горизонтально.

Эти толстые трубы для входа и выхода жидкости должны быть расположены параллельно друг другу. А входное отверстие для жидкости (нижняя часть абсорбера) и выходное отверстие (верхняя часть абсорбера) должны располагаться с разных сторон панели (диагонально).

Для лучшей передачи тепла от металлической пластины к трубам очень важно обеспечить максимальный контакт пластины с трубами. Сварка должна быть вдоль всего элемента. Важно, чтобы металлический лист и трубы плотно прилегали друг к другу.

Абсорбер укладывается в деревянную раму и накрывается стеклом, которое защищает коллектор и создает внутри эффект теплицы. Используется обычное оконное стекло. Оптимальная толщина – 4 мм, при этом сохраняется хорошее соотношение надежности и веса. Желательно нужную площадь стекла разделять на несколько частей. Так удобнее и безопаснее работать с ним.

Использование нескольких слоев стекла или стеклопакета даст прирост эффективности, но увеличит вес конструкции и стоимость системы.

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

Каким должен быть угол наклона коллектора?

Угол наклона коллектора – еще одна немаловажная его характеристика. Этот параметр определяет количество солнечных лучей, которые падают на поверхность коллектора на протяжении светового дня, от чего напрямую зависит его эффективность. Конечно, солнце на протяжении суток и в разное время года меняет свое положение, так что улавливать постоянно максимальное количество солнечной энергии коллектор не может. Здесь нужно подбирать такой его наклон, который бы обеспечил максимально возможное его освещение в любое время. Для примера, коллекторы для нагрева воды должны устанавливаться под углом 45°, что составляет среднее значения между оптимальными углами наклона в летнее (30°) и зимнее (60°) время года. Регулировать наклон можно только у коллекторов, смонтированных на плоских крышах – на скатных крышах этот параметр определяется конструкцией кровли. Но это не значит, что такие коллекторы неэффективны. При наклоне в диапазоне 35-50° их КПД незначительно отклоняется от максимального значения.

Для наиболее эффективной работы коллекторы желательно ориентировать на юг, если позволяет конструкция крыши (особенно это касается скатных крыш). В противном случае их КПД значительно уменьшится, что особенно ощутимо зимой, и не поможет даже увеличение площади коллекторов. Если коллекторы используются только для нагрева воды, их можно ориентировать между юго-западным и юго-восточным направлением.

Каким должен быть угол наклона коллектора?

При использовании нескольких коллекторов, соединенных между собой, все они должны быть направлены в одну сторону. Если же разместить их под разными углами и развернуть в разные стороны, каждый из них будет регулировать отдельный поток теплоносителя, то есть такая система не будет работать, как одно целое, а поделится на несколько самостоятельных систем.

Создание солнечного коллектора вакуумного типа своими руками

Создание подобной конструкции в домашних условиях процесс довольно сложный и требует высокой степени подготовки. Главная трудность сооружения такого агрегата заключается в создании внешнего блока.

Вакуумирование колбы и теплоприемник сделать без сложного оборудования невозможно, поэтому их проще купить в заводском исполнении

Качественные вакуумирование колбы, содержащей внутри еще и теплоприемник, требует не только мастерства, но и наличия сложного оборудования. Выполнить такую операцию в кустарных условиях невозможно, поэтому в приведенной инструкции будет описан способ с использованием колб заводского выпуска. Но и здесь есть свои сложности. Работы по их монтажу требуют высшей степени аккуратности.

Создание солнечного коллектора вакуумного типа своими руками

Саму технологию сборки можно разбить на несколько этапов:

  • Прежде всего, нужно соорудить раму, на которую будут крепиться внешние конструктивные элементы. Производить сборку лучше всего непосредственно по месту запланированной установки конструкции. Как правило, их размещают на крыше.
  • После сборки рамы необходимо ее надежно закрепить. Особенности используемого способа крепления будут зависеть от характеристик самой кровельной конструкции. Важным этапом, общим для всех видов крыш, является герметизация отверстий, проделанных для закрепления каркаса.
  • На следующем этапе необходимо установить накопительный бак, который будет выполнять задачу по аккумуляции тепла. Для этой цели нужен объемный резервуар и его установка потребует применения спецтехники, либо привлечения дополнительной рабочей силы. Также на этом этапе устанавливается насосная станция.
  • Далее необходимо провести монтаж вспомогательных узлов и агрегатов, таких как ТЭН, датчик контроля температуры и воздуховод.
  • Теперь необходимо провести закладку труб, по которым будет циркулировать теплоноситель. Трубы должны быть выполнены из материала устойчивого как к высоким, так и к низким температурам. Оптимальным вариантом будет использование полипропиленовых каналов.
  • После монтажа трубопровода необходимо провести его проверку на герметичность в комплексе с накопительным баком. В случае обнаружения течей, перед продолжением работ их стоит устранить и провести повторную проверку.
  • Далее производится установка трубок теплоприемника. Так как используются заводские изделия, необходимо внимательно ознакомиться с прилагаемой к ним инструкцией по монтажу. На данном этапе нужно попытаться просчитать все возможные нюансы, ведь допущение ошибки приведет к большим экономическим затратам. Эти изделия довольно-таки дороги.
  • На следующем этапе производится установка монтажного блока и подключение его к электросети. Затем к нему подключаются вспомогательные узлы и агрегаты, установленные ранее. Далее к монтажному блоку подключается блок-контроллер, необходимый для мониторинга за состоянием всей системы.
  • Завершающим этапом установки солнечного коллектора вакуумного типа станет проведение пусконаладочных работ. С их помощью выявляются и устраняются все допущенные при монтаже огрехи.
Читайте также:  Виды оголовков на трубу дымохода и технология их монтажа

Завершение установки коллектора не означает, что о нем нужно раз и навсегда забыть. Для долгой и эффективной службы агрегата необходимо регулярно проводить его проверку и обслуживание.

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:

Какие бывают

Классические коллекторы водоснабжения различаются по количеству контуров, комплектации и материалу. Традиционно производители используют металл.

Латунь хорошо показала себя в испытаниях на теплостойкость. Штампованные заготовки выдерживают температуру до 150 градусов, этого более чем достаточно для бытового пользования.

Какие бывают

Нержавеющая сталь обладает повышенной износостойкостью, не боится коррозии, химических сред и других вредных воздействий. Срок службы неограничен, поэтому цена готовых изделий незначительно превышает аналоги.

Какие бывают

Конструкционная сталь дешевая и довольно крепкая. Низкая стоимость объясняется способом обработки. Профили, листы получают на автоматической линии. Среди недостатков отметим предрасположенность к ржавчине.

Окисление быстро разрушит структуру металла, и если вовремя не принять меры, её можно смело выбрасывать. Чтобы этого не произошло, поверхность окрашивают. Чаще всего выбирают порошковую краску. Она распределяется равномерно, устраняет незначительные дефекты, усиливает сопротивляемость внешним факторам.

Какие бывают

Полипропилен имеет малый вес, экологичен и прочен. Гребёнки из него заказывают как профессионалы, так и мастера-самоучки. Монтаж не вызывает сложностей, заменить или добавить новый элемент достаточно просто.

На таком коллекторе никогда не появятся ржавые разводы. Внутри поддерживается комфортная среда, никаких засоров и отложений. К минусам относят не всегда хорошее качество соединений. Дело в том, что сборку на базе полипропиленового коллектора делают при помощи пайки. Швы могут сильно оплавиться и разойтись.

Какие бывают

Решение

1. Определение числа Френеля

Поскольку диаметры зеркал резонатора одинаковы, то для вычисления числа Френеля необходимо воспользоваться формулой (10) работы :

, (26)

где a

– радиус зеркал. Подставляя значение входящих в формулу (26) величин, получаем

(27)

2. Определение коэффициента потерь

Согласно условию полные потери в основном определяются потерями на пропускание зеркал, потерями из-за неточности юстировки резонатора и дифракционными потерями. Каждому виду потерь соответствует свой коэффициент потерь. Следовательно, коэффициент полных потерь будет суммой этих коэффициентов:

(28)

Для вычисления первого слагаемого в (28) можно воспользоваться формулой (4), второго — формулой (5), а третьего — формулой (6) работы. Тогда

Читайте также:  Правила установки газового котла, требования СНиП

(29)

Подставляя в (29) значения соответствующих величин, получаем (a=0,4 см)

(30)

3. Определение добротности резонатора

Известно, что добротность резонатора определяется величиной потерь излучения, распространяющегося внутри него. Поскольку требуется определить добротность для основной поперечной моды, то можно использовать для этого вычисленный выше коэффициент полных потерь (30). В этом случае, согласно работе , добротность можно записать формулой (26)

. (31)

Подставляя в (31) значения соответствующих величин, получаем

(32)

Время жизни фотона в основной поперечной моде резонатора легко определить из формулы (25) работы :

, (33)

где — центральная частота этой моды, — ее длина волны, с

— скорость света в вакууме. Из (33) следует . (34) Ширина резонансной кривой, описывающей форму спектральной линии резонатора на частоте основной поперечной моды, может быть вычислена из формулы (37) работы :

(35)

4. Определение степени устойчивости резонатора

Известно, что в геометрическом приближении условие устойчивости резонатора имеет вид (см. формулу (53) в работе )

, (36)

где являются обобщенными параметрами резонатора. Вычисление этих параметров дает

, (37)

Произведение удовлетворяет условию (36), следовательно, резонатор является устойчивым.

5. Определение частотного спектра лазерного излучения

Резонатор лазера существенным и даже принципиальным образом влияет на свойства выходного излучения. Дело в том, что при своем распространении внутри резонатора между его зеркалами излучение формируется в определенное состояние электромагнитного поля, которые называются типами колебаний резонатора

илимодами . Каждая мода характеризуется определенной пространственной структурой этого поля (т. е. определенным распределением амплитуды и фазы) в поперечном к оси резонатора направлении, в частности на поверхности зеркал резонатора. Кроме того, каждая мода характеризуется определенным сдвигом фазы за двойной проход резонатора.

Газовое отопление теплицы

Системы, обеспечивающие такой вид отопления, можно разделить на три типа:

  • Инфракрасные.
Газовое отопление теплицы

  • Каталитические.

  • Конвекторные.
Газовое отопление теплицы

Можно выделить также газовоздушные и газоводяные системы. Для теплиц оптимально подходят обогреватели с открытыми горелками, конвекторы и системы с инфракрасными горелками.

Обогреватели с открытыми горелками

В состав конструкции входят термостат, основная и дежурная горелки. Система подключается к газовому баллону. Минус такого способа — происходит сжигание кислорода, поэтому требуется установка вентиляции.

Газовое отопление теплицы

Газовые конвекторы

Такое оборудование состоит из следующих частей:

  • Корпус, защищающий от огня. Он должен быть жаропрочным.
  • Теплообменник, который обогревает воздух.
  • Газовая горелка, находящаяся внутри теплообменника.
  • Комбинированный клапан, который регулирует давление.
  • Система, выводящая продукты сгорания.
  • Термостат, который управляет микроклиматом.
  • Автоматизация, которая контролирует работу системы.
Газовое отопление теплицы

Продукты сгорания могут выводиться с помощью двух различных систем.

Каминная система включает в себя вертикальный дымоход, который служит для вывода наружу продуктов сгорания.

Парапетная система — продукты сгорания попадают в коаксиальную трубу, которая проложена через наружную стену.

Газовое отопление теплицы

Газовые обогреватели с инфракрасными горелками

Такая конструкция идеально подойдет для того, чтобы обогреть большое помещение. При выборе оборудования необходимо остановиться на тех обогревателях, которые предназначены для улицы.

Такой аппарат состоит из следующих частей: корпус в форме цилиндра, в который встроен газовый баллон; стойка и шланг для соединения баллона и горелки; сетка с крупным сечением и цилиндрической форой, к ней присоединяется панель управления; зонт газовой горелки.

Газовое отопление теплицы

Аппарат работает на пропане. Всего 11,5 кг обеспечат 15 часов безотказной работы.

Важное отличие обогревателей такого типа в том, что прогревается не воздух, а предметы, находящиеся на определенном расстоянии.

Как провести газ в теплицу своими руками

Газовое отопление теплицы

Важно помнить, что подключение к магистральному газопроводу должно проводиться только с привлечением соответствующих служб. Здесь любые самостоятельные действия под запретом.

Чтобы смонтировать газовое отопление в теплице своими руками, оптимально будет остановиться на варианте с инфракрасными горелками. Для начала необходимо продумать, куда будет крепиться устройство — на пол, стены, парапет.

Затем монтируется вентиляция, которую можно собрать из труб ПВХ.

Газовое отопление теплицы

После этого устанавливается оборудование. Важно соблюдать несколько правил:

  • От почвы до прибора должно оставаться расстояние в 1 м.
  • От растений до прибора сохраняется аналогичное расстояние.
  • Несколько инфракрасных приборов располагаются не ближе, чем на полметра друг от друга.

После этого к редуктору на баллоне присоединяется шланг, второй конец которого закрепляется на приборе. Стыки укрепляются хомутами.

Газовое отопление теплицы

Клипсы могут применяться для крепления труб к раме

Далее, с помощью такой же клипсы свободный от бутылок участок трубы закрепляется на противоположной, правой стойке.

Клипсы могут применяться для крепления труб к раме
  • Если есть необходимость положение бутылок корректируется, так, чтобы фольгированная их половина оказалась снизу, у каркаса коллектора.
  • Затем трубе придается плавный поворот, и она снова защелкивается на клипсу.
  • Следующим этапом на трубу снова надеваются бутылки, и она закрепляется уже на левой стойке. Такую последователь соблюдают и дальше, пока вся рама не будет заполнена змеевиком коллектора.
  • Теперь осталось только «запаковать» фитинги, через которые будет осуществлена врезка получившегося коллектора к подаче холодной воды и к накопительной емкости горячей.