Самодельный солнечный коллектор
При наличии инструментов и знаний можно сделать такую самостоятельно. Перед тем, как сделать солнечный коллектор своими руками нужно подготовить материалы для корпуса – деревянные бруски с досками, фанерой OSB плитами и т. п.
Далее нужно изготовить теплоприемник. Это трубчатая система, в которой нагревается теплоноситель. Лучше всего изготавливать систему из медных труб.
Самый простой вариант – изготовить спиралевидный теплообменник из полипропиленовой трубы. Но, у меди значительно выше теплопроводность.
Накопительным баком может выступать любая емкость на 20-40 литров или иного объема, исходя из конкретных потребностей. Можно взять несколько емкостей, которые соединить трубами.
Крайне желательно утеплить бак, чтобы система не отдавала тепло обратно в атмосферу.
Разместить накопительный бак нужно на максимально высокой точке. Далее монтируется непосредственно коллектор (теплообменник). Его нужно расположить в таком месте, где на него будет максимально длительно воздействовать солнце.
В идеале – это южная сторона. Он должен быть наклонен относительно горизонта на 35-45°. Далее производится обвязка трубами, чтобы объединить все составляющие в полноценную систему.
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.
Разрешено устанавливать воздушный коллектор можно в частные дома, коммерческие помещения.
Передовые технологии
Ошибка №2
Гонка за инновациями.
Типичный покупатель солнечной электростанции в магазине после просмотра десятка роликов по тематике в ютубе — “А у вас есть мощные панели 500-550-600Вт? А еще трекинговая система, а еще чтобы панели были двухсторонние, безрамочные и только американского производителя?”
Для 90% рядовых пользователей все это лишнее. Покупайте только надежные, проверенные временем бренды. 
Как их подобрать расскажем дальше. Упор в статье сделаем именно на панелях. Подробно осветить все нюансы по аккумуляторам, инверторам, контролерам, методам крепежа, в одной статье просто нереально.
Что такое солнечный коллектор и зачем он нужен
Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.
При этом важно отличать: солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую
- Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.
- Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.
Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.
Выбор комплекта солнечных коллекторов для отопительной системы
Выбор устройства зависит от целей, на которые будет направлена работа конструкция. Гелиосистема применяется для поддержки воздуха, обеспечения горячего водоснабжения, подогрева воды для бассейна.
Мощность
Чтобы рассчитать возможную мощность гелиосистемы, следует знать 2 параметра: солнечной инсоляции в определенном регионе в нужное время года и эффективную площадь поглощения коллектора. Эти цифры необходимо перемножить.
Можно ли использовать коллектор в зимний период
Вакуумные устройства справляются с работой в холодном климате. Плоские показывают низкую производительность в морозы и лучше подойдёт для южных областей.
Меньше других для функционирования в холоде подходит воздушная конструкция так, как ночью она не способна нагревать воздух.
Неудобства доставляют сильные осадки, ведь зимой оборудование часто засыпает снегом и требуется регулярная чистка. Морозный воздух отбирает накопленное тепло, а сам коллектор может быть поврежден градом.
Учёт сферы применения
В промышленности использование гелиосистем более распространено. Энергию солнца применяют в работе электростанций, парогенераторов, опреснителей воды. Для нагрева воды, обогрева дачи или бани в бытовых условиях чаще устанавливают вакуумные коллекторы, реже — плоские. Воздушные системы помогают снизить стоимость отопления, благодаря обогреву воздуха в дневное время.
Работа вакуумных коллекторов на треть более эффективнее, чем функционирование плоских. За год экономия составляет на 20—25% больше. К подбору и установке трубчатых коллекторов следует отнестись серьезно, поскольку по сравнению с другими они более подвержены разрушительному действию осадков.
Техническая информация
При покупке коллекторов обращают внимание на условия эксплуатации. Наиболее важными параметрами будут общая площадь отопления, активная площадь, показатели теплопотерь, угловой коэффициент, параметры КПД
Знание этих данных позволит рассчитать производительность работы конкретного агрегата. Покупатель имеет право потребовать у продавцов соответствующие расчеты и имеющиеся сертификаты.
Вакуумный коллектор
По сравнению с плоским устройством, вакуумный коллектор имеет другую конструкцию. Основными рабочими элементами принято считать вакуумированные трубки, а также теплоноситель. Благодаря высокоселективному покрытию стеклянная поверхность устройства поглощает большое количество солнца. Солнечная энергия начинает быстро нагревать внутренний теплоноситель. Ликвидация теплопотерь происходит при помощи вакуумной прослойки. Аккумулированное тепло проходит через теплосборник, двигаясь к самой системе устройства.
Полученную энергию можно применять для нагрева жидкости в накопительном баке.
Если рассматривать работу в целом, то вакуумный коллектор обладает наибольшей производительностью, по сравнению с плоским устройством. Агрегат можно устанавливать на крышу частного дома, в оранжереи, теплицы, парники, летние душевые кабины.
Самым лучшим изолятором считается вакуум.
Солнечное отопление
Перспективу частичного использования солнечной энергии лучше сразу закладывать при строительстве дома. Например, просто с помощью ориентации окон на южную сторону можно существенно сэкономить на отоплении. Также можно изначально заложить в проект установку фотоэлектрических элементов или коллекторов на крышу дома.
Системы потребления энергии Солнца бывают:
- Пассивные
- Активные
Пассивные способы использования солнечной энергии
Пассивные системы предназначены для прямого потребления энергии Солнца и его сохранение. Ярким примером являются солнечные дома.
Солнечный дом
Многие, наверняка, замечали, что даже в прохладный, но солнечный день, сидеть в кафе за столиком около закрытого окна с солнечной стороны довольно жарко. Это происходит потому, что инфракрасная часть спектра излучения способна проникать через стекло и нагревать поверхности. Эту способность и используют для отопления домов с ориентацией окон на южную сторону дома. Окна проектируют большой площади. Пол при этом выполняет функцию аккумулятора тепла. Он должен быть из из бетона или камня, толщиной в несколько десятков сантиметров и покрыт черным материалом, например, плиткой. Такую конструкцию пола или стены называют «термальный массив».
За световой день, инфракрасное излучение нагревает черный пол, тепло аккумулируется в каменной или бетонной массе. А после заката уже сам термальный массив выполняет функцию нагревателя, отдавая тепло в здание, поддерживая температуру в доме. В ночное время окна закрываются, чтобы избежать потерь тепла.
Устройство солнечного дома
Теоретически выглядит всё идеально, и такие проекты даже реализуются на практике. Но для того, чтобы в таком доме было комфортно находиться, он должен быть очень грамотно спроектирован опытным архитектором. Обязательно нужно учитывать сезонность эксплуатации здания, широту, климат в месте постройки, а также грамотно рассчитать потоки тепла в доме в разное время суток. Солнечный дом позволит значительно сэкономить на обогреве здания, но требует больших капитальных вложений на этапе проектирования.
Источники энергии Ветровые электростанции (ВЭС): плюсы энергии ветра
58727.02.2023
Активные способы использования солнечной энергии
Активные системы преобразуют энергию Солнца, а затем передают её. Функционально их делят на фотоэлектрические элементы и солнечные коллекторы.
Фотоэлектрические элементы вырабатывают электричество из энергии Солнца, которое потом может использоваться как для отопления и горячего водоснабжения, так и для электроснабжения жителей дома.
Солнечные коллекторы нагревают теплоноситель, который потом циркулирует в системе отопления дома, или нагревает воду для горячего водоснабжения.
Солнечная электростанция
Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы
Всё это приводит к тому, что в средней полосе России только монтаж солнечных батарей на крыше не может обеспечить теплом весь дом. Приходится задействовать дополнительные площади. Зимой, когда требуется больше энергии для отопления, солнечная активность маленькая. Летом же всё с точностью до наоборот.
Место под солнечную электростанцию – как и где устанавливать?
Монтируют солнечные батареи обычно на крыше дома, или же на территории участка на открытых местах. Направлением на Юг, под углом к горизонту. Если батарея работает круглый год, то угол наклона долен быть равен географической широте места установки. Если оборудование эксплуатируется только летом, то широте минус 15 градусов.
Угол наклона солнечной батареи
Эффективность системы можно повысить, если батареи будут размещены на трекере, который следит за Солнцем и поворачивать их. Но это также приведёт к её усложнению и удорожанию.
Другие критерии установки:
- место установки не должно затеняться деревьями или другими зданиями;
- между панелями должен быть вентиляционный зазор;
- нужно предусмотреть условия для очистки панелей.
Стоит ли покупать солнечный коллектор?
Энергонезависимость, экономичность и экологическую привлекательность, которыми обеспечивают солнечные коллекторы, переоценить трудно. При том, что конструкция трубок практически сводит к нулю теплопотери, гелиоколлектор эффективно нагревает рабочую жидкость и в пасмурную погоду, и при большом минусе зимой.
Благодаря многослойности, вакууму внутри трубок и зеркальной поверхности, не выпускающей тепло наружу, солнечный коллектор может довести агент, циркулирующий внутри системы, до трехсот градусов по Цельсию. Но в бытовых условиях такие цифры не нужны и автоматика регулирует температуру в кране и помещении в зависимости от Ваших предпочтений.
Точно так же на предприятиях выставляется и стабильно поддерживается высокая температура, необходимая для техпроцессов. Еще солнечные коллекторы можно использовать для подогрева воды в бассейне и купаться на улице, не будучи «моржом», до глубокой осени.
Заказать солнечный коллектор с установкой вы можете на странице https://saen.com.ua/oborudovanie/solnechnye-kollektory.html или по т:(097) 61 36 230 в компании Саен. Любая смонтированная ими система отопления работает как часы, выполняет все заявленные функции в полном объеме и только радует своих пользователей.
- подбор солнечных коллекторов под поставленную задачу;
- правильная ориентация солнечного коллектора по сторонам света;
- надежная установка конструкции на объекте;
- грамотная прокладка трассы от вакуумных коллекторов в котельную или место в доме, где стоит;
- оборудование — котел, расширительный бачок и т. д.;
- верный выбор при покупке конечного котельного оборудования;
- настройка автоматики контроля и управления системы.
Солнечный коллектор – преимущества
- бесконечный и бесплатный источник энергии — солнце;
- экономия природного газа — до 60% за сезон;
- круглогодичность;
- полная автоматизация системы отопления и горячего водоснабжения;
- независимость от повышения цен на энергоносители;
- практичность, удобство и надежность;
- долгосрочная инвестиция — минимум 30 лет работы;
- можно наращивать количество — как лего.
Солнечный коллектор – недостатки
- стоимость — первоначально в разработку системы нужно вложить значительную суму денег. Система «под ключ» на 500 л. обойдется примерно в 1500$. Но радует небольшой срок сроком окупаемости — до 3 лет;
- непостоянство — солнце нельзя назвать постоянным источником энергии, поэтому коллектора нельзя рассматривать как единственный источник тепла.
Альтернативные источники энергии — единственный способ освободиться от государственного энергетического рэкета. Используя вакуумные солнечные коллекторы, батареи и тепловые насосы, выплаты за традиционные энергоносители можно снизить до ничего не значащего минимума. Украина, в данное время, — не самое комфортное место для проживания, но и здесь можно строить автономные дома, создавать энергонезависимые проекты. Начните экономить уже сегодня, звоните т:(097) 61 36 230 и специалисты компании «СИСТЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ» помогут повысить энергоэффективность вашего дома.
В быту и на работе
Применение гелиоустановок решает проблемы с отоплением при ограниченном доступе к газу или электричеству, при недостаточной мощности центрального электроснабжения; в качестве вспомогательной системы отопления, горячего водоснабжения дома, коттеджа, дачи, бассейна позволяет сэкономить значительные средства владельцам. Область применения самая различная:
- отопление производственных помещений;
- отопление и горячее водоснабжение жилых зданий, предназначенных для постоянного и временного проживания.
- отопление учреждений здравоохранения, туристических баз, спортивных комплексов, небольших автономных магазинов.
- обогрев открытых и закрытых бассейнов;
- отопление и горячее водоснабжение временных жилых и рабочих помещений.
Какими бывают солнечные коллекторы, собранные самостоятельно?
Прежде чем приступить к самостоятельному изготовлению гелиоустановки, потребуется заранее подготовить некоторые материалы. Список их в зависимости от выбранного вида и типа может отличаться, но в любом случае потребуются:
Самым главным элементом солнечного коллектора является теплоприемник, или абсорбер, который при самостоятельном изготовлении установки может иметь самый разнообразный, в некоторых случаях даже экзотический внешний вид:
- самый простой и доступный вариант — использовать для него змеевик вышедшего из строя холодильника;
- коллектор можно изготовить и из обычного полипропиленового шланга, но такой вариант более подходящим является в условиях дачи, так как вполне способен обеспечить горячей водой в летнее время.
Но изготовление солнечного коллектора из подручных средств, среди которых можно назвать и пластиковые бутылки, способно лишь в некоторой степени решить проблему с производством горячей воды.
Для того чтобы гелиоустановка могла быть использована в качестве альтернативного источника ГВС дома или отопления, ее конструкция, хоть и не отличающаяся особой сложностью, требует большего внимания и, главное, трудозатрат при изготовлении.
Способы подключения к системе отопления
Поскольку устройства на солнечной энергии не могут обеспечить стабильное и круглосуточное снабжение энергией, необходима система устойчивая к этим недостаткам.
Для средней полосы России солнечные устройства не могут гарантировать стабильный приток энергии, поэтому используются как дополнительная система. Интегрирование в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного коллектора и солнечной батареи.
Схема подключении теплового коллектора
В зависимости от целей использования теплового коллектора применяются разные системы подключения. Вариантов может быть несколько:
- Летний вариант для горячего водоснабжения
- Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения
Летний вариант наиболее простой и может обходится даже без циркуляционного насоса, используя естественную циркуляцию воды.
Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счет теплового расширения поступает в бак-аккумулятор или бойлер. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.
Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке
Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор.
Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.
Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно
По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.
Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй — на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора. Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе.
В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.
Схема подключения солнечной батареи
Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.
При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети
С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.
Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.
Принципы и тонкости рабочего процесса
Прежде чем начать изготовление солнечного теплоносителя самостоятельно, необходимо внимательно изучить основные правила его функционирования и составляющие всей конструкции. Как не выглядело бы парадоксальным, но конструкция солнечного коллектора устроена довольно просто – в основу принципа его работы заложены обычные физические законы, в соответствии с которыми жидкость, обладающая более высокой плотностью, вытесняет жидкость с более низкой плотностью.
В принципе, такая же схема работы заложена в функционирование отопительной системы при естественном движении теплоносителя: более тёплая вода поднимается кверху за счёт более прохладной воды. Основным различием между естественным отоплением и солнечным теплоносителем является только способ нагрева воды – при коллекторе вода нагревается за счет солнца.
Солнечные панели, встроенные в крышу дома
Исходя из такого принципа, можно сделать вывод, что конструкция солнечного теплоносителя весьма простая: вертикально находящийся змеевик, в котором вода постепенно поднимает по мере нагревания кверху, а затем поступает в накопительную ёмкость, из которой и набирают уже подогретую жидкость. Чтобы солнечные коллекторы для дома, изготовленные своими руками, работали более эффективно, необходимо установить естественное перемещение жидкости.
Исходя из вышеперечисленных тонкостей и нюансов работы коллекторов, складывается принцип установки многочисленных узлов альтернативных солнечных обогревателей. Чтобы жизненно важная циркуляция жидкости была грамотно обеспечена без использования насоса, солнечный коллектор для отопления должен находиться на самой высокой части здания (зачастую, на крыше), а накопительная ёмкость – чуть ниже теплоносителя (к примеру, на чердаке).
Общие правила
Подводя итог всему вышесказанному можно кратко сформулировать основные правила при подборе солнечной электростанции для вашего дома:
выбираем стандартные унифицированные модели, не гонимся за мощностями и размерами
при нагрузке до 1кВт выбираем систему на 12V, свыше 1кВт – 24V
MPPT лучше PWM контроллера
моно или поли – без разницы
число панелей и АКБ к ним считаем по калькуляторам с учетом всех вводных данных
панели и их количество всегда выбираем в привязке с контроллером и инвертором, а не по отдельности
Сегодняшние цены на панели, контроллеры, инверторы и уже готовые сборки солнечных электростанций мощностью от 0,5кВт до 7кВт, где все уже рассчитали за вас – ТЫЦ
Коллектор Станилова
Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.
Конструкция коллектора
Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.
На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.
Материалы и детали для изготовления
Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:
- стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
- рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
- доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
- прокатный уголок;
- соединительная муфта;
- трубы для сборки радиатора;
- хомуты для крепления радиатора;
- лист оцинкованного железа;
- приёмная и выпускная труба радиатора;
- бак объемом 200−300 литров;
- аквакамера;
- теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).
Этапы работ
Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:
- Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
- На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
- После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
- Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
- Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
- Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
- Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
- После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
- Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.
