Виды солнечных нагревателей и их устройство

Одним из таких нововведений являются энергосберегающие системы, использующие альтернативные источники энергии, главным и наиболее мощным из которых является солнечное излучение. Как и у всех источников энергии, его использование сопровождается рядом проблем, самой актуальной из которых является короткий период применения в холодных климатических зонах. Однако, несмотря на это, имеется ряд эффективных методов, использующих принципы накопления солнечной энергии.

Делаем экономичный самодельный водонагреватель

Иногда самодельный водонагреватель — это отличный вариант сэкономить на необходимом дорогостоящем оборудовании. Его можно использовать в качестве временного варианта в случае поломки старой техники, либо на постоянной основе, например, в дачных домиках, где потребность в горячей воде сезонная. Конечно, для постоянного водоснабжения в частном доме или квартире лучше всего использовать заводские системы. Изготовление и монтаж самодельного устройства для нагрева воды не требует специального опыта, его может изготовить любой. Главное – наличие необходимого материала и инструментов для работы. Итак, как сделать водонагреватель своими руками?

Делаем экономичный самодельный водонагреватель

Принцип работы солнечного водонагревателя

Для начала, давайте, разберёмся с принципом работы солнечных водонагревателей. Функционирование такого устройства рассмотрим на примере фабричной модели вакуумного водонагревателя. Он без проблем подогревает воду зимой. Производительность зимой, конечно, ниже, чем в летнее время. Конструкция водонагревателя – это батарея, которая представляет собой несколько стеклянных трубок из кварцевого стекла. В каждой такой трубочке находится медная трубка, выкрашенная в чёрный цвет. В этих внутренних трубочках находится теплоноситель. В стеклянных трубках создан вакуум для того, чтобы не было потерь тепла из внутреннего контура. Кроме того, вакуум защищает батарею от воздействия окружающей среды. Все трубки соединяются с горизонтальным коллектором, по которому циркулирует теплоноситель. Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию и отдают его воде.

Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя

Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя

Принцип работы солнечного водонагревателя Функционирует эта система следующим образом:

Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя
  • Рабочая жидкость (в роли жидкости необязательно должна быть вода) под действием солнечных лучей испаряется, и пар поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
  • Пар контактирует через стенку с водой, которая циркулирует по коллектору. Пар отдаёт тепловую энергию, охлаждается и снова превращается в жидкость;
  • Под действием силы тяжести, жидкость стекает вниз и так цикл замыкается;
  • Коллектор водонагревателя соединяется с помощью трубопроводов с бойлером косвенного нагрева. Там уже подогревается вода, которая циркулирует в контуре отопления или водоснабжения. Теплоноситель циркулирует с помощью насоса.
Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя

Кварцевое стекло, из которого сделаны вакуумные трубки, пропускают ультрафиолетовые волны. Обычное стекло их задерживает. Благодаря пропусканию ультрафиолета солнечная энергия поглощается, когда пасмурно и в зимнее время года. Такую конструкцию в домашних условиях изготовить очень сложно.

Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя

Существуют водонагреватели с менее сложным принципом работы. В безнапорных водонагревателях передача тепловой энергии идёт без посредника. Обычно в их конструкции присутствует змеевик (медь, алюминий) на металлической подложке или без неё. Задняя стенка корпуса выкладывается теплоизолирующим материалов. Змеевик посредством трубопроводов соединён с накопительным баком. Змеевик и пластина (ещё называемая абсорбером) выкрашены в чёрный цвет для лучшего поглощения солнечных лучей. Сверху корпус накрыт стеклом, поликарбонатом и т. п. А также проведена тщательная изоляция, чтобы не попадали осадки, грязь, пыль.

Принцип работы солнечного водонагревателя
Принцип работы солнечного водонагревателя

Такой упрощённый водонагреватель эффективно работает только в ясную погоду. Но благодаря простоте конструкции такие водонагреватели чаще всего делают своими руками. Кроме того, есть ещё один вариант получить водонагреватель на бесплатной солнечной энергии. Устанавливаются солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. А на этом электричестве работает обычный водонагреватель. Такая система тоже может работать круглый год.

Читайте также:  Коды ошибок газ котлов Аристон сигнализируют о неисправностях

Плоский коллектор

Нагревание теплоносителя в таком устройстве происходит благодаря пластинчатому абсорберу. Он представляет собой плоскую пластину теплоемкого металла. Верхняя поверхность пластины в темный оттенок специально разработанной краской. К нижней части устройства приварена змеевидная трубка.

Плоский коллектор

При помощи нее происходит циркуляция жидкости.

Темная селективная краска, покрывающая верхнюю поверхность пластины, поглощает мощные солнечные лучи. Отражение солнца сводится к минимуму. Поглощенная энергия прогревает теплоноситель под абсорбером. Чтобы минимизировать потери тепла – можно применить теплоизоляцию корпуса при помощи закаленного стекла. Такой материал содержит минимальное количество окислов железа. Стекло крепят над абсорбером. Устройство служит верхней крышкой корпуса. Также закаленное стекло создает «парниковый эффект» в виде изолирующей теплицы. Это значительно увеличивает нагрев абсорбера, повышая температуру теплоносителя. Такое устройство отлично подойдет для отопления частного дома. Также агрегат устанавливается в теплицы, душевые кабины, садовые оранжереи и парники .

Плоский коллектор

Установка коллектора в корпус из старой рамы

Основанием может служить лист фанеры, OSBили другого материала. Все зависит от места установки. Не забудьте про грунтовку от влаги и грибка, затем это все нужно будет еще и покрасить. Но вернемся к нашей раме. Теперь у нее есть дно из OSB. Стелем на него кусок Пенофола, самого дешевого, который только найдется, фольгой вверх. Не забываем оставить в днище отверстия под сливные штуцеры. Собственно, можно ничего и не крепить. Если штуцер бронзовый, просто притяните бак через Пенофол к днищу за гайки. При покупке просто берите деталь с длинной резьбой, и монтаж упростится до максимума.

Теперь красим бак в черный цвет. Баллон краски для авто стоит порядка 200 рублей, и его хватит, чтобы 10 раз обработать нашу поверхность. На этот счет можно порекомендовать сделать два коллектора, которые включить параллельно. Но это в будущем, если первый будет работать. Учтите, что больное место системы как раз рециркуляция. Необходим будет насос, чтобы устройство работало. Естественная тяга за счет разницы температур в нашем устройстве не существует. С этой точки зрения, конечно, хорошо использовать солнечный коллектор водонагреватель в проточном режиме, тогда давление на входе создаст водопровод или садовый насос. В общем, смотрите по месту. Если устраивает такой вариант, то его и избирайте. (См. также: Карта сайта 2)

Учтите, что вода должна быть хорошо отфильтрована, вот почему еще плохо сразу делать забор из скважины. Да и из водопровода тоже. Хорошо было бы налить в систему дистиллированной воды, поставить расширительный бак для защиты, рециркуляционный насос и наслаждаться жизнью. Если же травить алюминий солями жесткости, то очень скоро он придет в негодность. Не забудьте сверху прикрыть солнечный коллектор водонагреватель стеклом. И это все! Водонагреватели на солнечных батареях могут работать, а можно и через коллектор воду прогнать.

Статьи по теме:

  1. Солнечный бойлер своими руками
  2. Как подключить водонагреватель своими руками
  3. Косвенный водонагреватель своими руками
  4. Газовый водонагреватель своими руками
  5. Накопительный водонагреватель своими руками
  6. Водонагреватель для бассейна своими руками
  7. Проточный водонагреватель своими руками
  8. Как сделать водонагреватель своими руками
  9. Как установить водонагреватель своими руками
  10. Проточный электрический водонагреватель своими руками
  11. Как работает водонагреватель
  12. Как почистить водонагреватель Аристон

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.

Читайте также:  До какой температуры нагревается труба в бане

Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!

Последнее время тарифы ЖКХ постоянно растут. Чтобы обезопасить себя от этого роста, нужно думать головой и принимать какие-то меры. Под лежачий камень, понятное дело, вода не потечет. Мы же, со своей стороны, хотим подбросить вам небольшую идейку и рассказать вам, как сделать собственными силами солнечный водонагреватель.

Солнечный водонагреватель заводского изготовления штука просто великолепная. Но, как и все хорошие вещи, это устройство стоит хороших денег. Так почему бы не сделать его своими руками? Благо, его схема довольно проста, а процесс изготовления под силу любому мастеровому человеку.

Как изготовить простейшую модель солнечного водонагревателя

Простейшим решением солнечного водонагревателя является бочка, окрашенная в черный цвет и установленная на крыше. Внутридомовая магистраль подключается к этой бочке и подает подогретую воду в точки раздачи.

Бочку можно заменить простым достаточно мелким корытом, закрываемым прозрачной крышкой. В обоих случаях система должна включать в себя:

  • трубу подачи холодной воды;
  • трубу перелива;
  • запорные элементы;
  • трубу выпуска подогретой воды.

Однако при облачной погоде оба этих варианта характеризуются крайне низкой эффективностью. Что же касается использования корыта, то дело осложняется необходимостью держать его в горизонтальном положении. Это не позволяет придать емкости такое положение относительно солнца, в котором обеспечивается максимальный нагрев воды.

Основными элементами этого устройства являются:

  • подпиточная емкость;
  • аккумулирующий бак;
  • коллектор.

Достаточно подробно об изготовлении солнечного водонагревателя рассказывается в следующем видео:

По мнению знатоков, насос в систему устанавливать не сто́ит. Циркуляция воды должна происходить естественным путем.

Чтобы добиться этого эффекта, бак необходимо установить выше теплоприемника, тогда как подпиточная емкость должна находиться выше аккумулирующей.

Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!

Другая дельная рекомендация знатоков состоит в установке теплоизоляции на резервуар, содержащий подогретую воду. Для этого можно использовать любой рулонный утеплитель.

Чтобы автоматизировать процесс пополнения воды в системе, второй бак следует оснастить поплавковым клапаном.

В системе также должен иметься вертикальный патрубок, обеспечивающий выпуск воздуха. Для обеспечения большей эффективности его, как правило, поднимают на довольно приличную высоту.

Выбор правильного материала для солнечного водонагревателя

Нагреватель можно изготовить из различных материалов. Можно, например, воспользоваться:

  • черными полимерными трубами;
  • медными или алюминиевыми трубками;
  • секциями плоских радиаторов из стали;
  • теплообменником, от пришедшего в негодность холодильника.

Основные конструктивные особенности

Основной вопрос взявшихся за изготовление солнечного водонагревателя касается размеров теплообменника. Четких рекомендаций на этот счет не существует. Если вы используете, например, стальные радиаторы, то больше двух панелей брать не стоит. Это позволит избежать утяжеления конструкции. Что же касается других материалов, то определяться приходится, исходя из конкретных обстоятельств.

Чем привлекательны самодельные солнечные водонагреватели

Достоинства самодельных солнечных водонагревателей вполне очевидны:

  • затраты на них окупаются довольно быстро;
  • как и заводские модели, они позволяют экономить топливо и, соответственно, деньги;
  • изделие готово к использованию практически немедленно.

Итак, теперь вы знаете основы данного вопроса и готовы к тому, чтобы спроектировать и сделать своими руками солнечный водонагреватель. Сделав его, вы сумеете существенно снизить расходы, связанные с содержанием своего жилища.

Вакуумная модель и ее особенности

Схема солнечного водонагревателя на основе вакуума совершенно иная. Она гораздо сложнее и требует профессиональных конструкторских навыков. В ее структуру входит: теплообменник с наружной изоляцией и клапаном, подключенные к нему вакуумные трубки, расширительный бак, установленный внутри теплообменника, электронагреватель, соединительные трубки и сливной кран.

Также он может включать рабочую станцию, контроллеры и датчики в зависимости от выбранного типа.

Вакуумная модель и ее особенности

Вакуумные трубки имеют многокомпонентную структуру, состоящую из собственно трубок, созданных из ударопрочного стекла, абсорберов, располагаемых внутри трубок, и ряда прочих вспомогательных элементов. Вариант такой конструкции собирается преимущественно из уже готового набора. Купив его, можно с легкостью смонтировать солнечный водонагреватель. Цена на него колеблется в зависимости от выдаваемой мощности (количества кВт).

Читайте также:  Как правильно положить ламинат на бетонный пол

Принципы работы

Для сборки индукционного котла своими руками необходимо изучить, из чего он состоит и понять принципы его работы.

Устройство нагревается за счет энергии электромагнитного поля. Теплоноситель ее забирает на себя и преобразует в тепло.

Магнитное поле создается в индукторе (это цилиндрическая катушка с большим количеством витков). Проходя через нее, электричество создает вокруг себя напряжение. Магнитный поток движется по замкнутому кругу перпендикулярно электрическому полю. Переменный ток создает вихревые потоки и генерирует энергию в тепло. Передача электроэнергии нагревателю происходит без прямого контакта.

Принципы работы

Индукционное тепло расходуется эффективно и экономно, поэтому вода при таком способе нагревания за короткий промежуток времени достигает высоких температур. Теплоноситель получает около 97% энергии.

Нагревание устройства происходит за счет энергии электромагнитного поля, создаваемом в индукторе. В его качестве выступает катушка в виде цилиндра с обмоткой. Электричество, проходя через эту катушку, создает напряжение. В результате действия переменного тока образуются вихревые потоки. Затем энергия электромагнитного поля забирается теплоносителем, в качестве которого выступает вода. После происходит генерация этой энергии в тепло. За короткий срок вода при таком нагреве достигает достаточно высоких температур.

Выводы и полезное видео по теме

Бывший в употреблении газовый баллон часто используют для изготовления самодельных устройств. Представляем видеоролик о том, как из корпус баллона сделать БКН.

Здесь описан всего лишь один вариант из всех возможных, которые существуют и удачно применяются. Нужно отметить, что вариантов самостоятельных конструкций бойлеров косвенного нагрева имеется немало.

К примеру, вместо цилиндрической накопительной ёмкости используются прямоугольные сосуды. Намотку спирали змеевика делают не однослойной, а многослойной. Дополняют водяной нагреватель электрическим тэном. Конструкторские замыслы не имеют границ.

Ответственная стадия сборки

Заключительным этапом вам надо собрать корпус, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, нужно сбить прочный ящик. В используемых деревянных брусках заранее прорежьте пазы, в них вы потом вставите экран из поликарбоната (глубина паза около 0,5 см). Выходные отверстия для трубок можно сделать уже после того, как установите все основные компоненты. Далее, в уже собранный деревянный ящик, чтобы создать воздушный карман, вы укладываете изоляцию из минваты. Поверх минваты крепите панель со змеевиком. Края ваты подворачиваете так, чтобы змеевик не дотрагивался до стенок ящика. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь между собой расстояние и не прикасаться друг к другу.

Завершающая стадия состоит в обработке корпуса специальным раствором с водоотталкивающей способностью и покрывается эмалью (за исключением лицевой части).

Ответственная стадия сборки

Солнечный коллектор из старых рам

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Для того чтобы его активировать, поставьте его на опорную конструкцию, развернув лицевой частью к солнцу таким образом, чтобы лучи падали на лицевую часть под максимально прямым углом. На крыше устанавливаете бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака проведите шланг, соединенный с верхней трубкой коллектора, к нижней части от нижней трубки. Подключив воду по такой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. Согласно законам физики, горячая вода будет подыматься кверху в направлении бака, а вытесняемая холодная будет попадать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забудьте, что к баку необходимо присоединить шланг и вентиль для забора воды из бака, а также его наполнения новой.