Владельцы частных домов часто стремятся сделать свое жилье не только более практичным и эффективным, но и менее затратным в обслуживании. Относительно недавно широко стали использоваться солнечные коллекторы, которые позволяют организовать горячее водоснабжение и даже отопление коттеджа с минимальными затратами. Приобретать готовые установки выходит достаточно дорого, а в то же время сделать своими руками солнечный коллектор не так сложно. В этой статье мы предлагаем несколько способов решения этой задачи.

Что такое солнечный коллектор?

По своей сути, это климатическое оборудование, которое используется для производства горячей воды с ее последующим использованием в водопроводе и отопительной системе. Принцип функционирования такой системы заключается в изменении плотности воды во время ее нагревания, за счет чего происходит выталкивание горячей жидкости наверх.               

Главное отличие таких систем заключается в том, что используются для нагрева природные ресурсы, в частности, солнечная энергия, которая абсолютно бесплатна. А правильно сконструированный солнечный коллектор позволяет извлекать эту энергию даже в морозный день или при пасмурной погоде. Поэтому применение такого устройства возможно не только летом, но даже осенью и зимой.                                                                                

Устройство солнечного коллектора

Конструкция полной системы солнечного коллектора обязательно включает несколько основных элементов — это:

• прибор для извлечения солнечной энергии;
• емкость для накапливания горячей воды;
• теплообменник;
• теплоизоляционная конструкция, которая снижает скорость остывания теплоносителя.
  

  Важно! В автоматических системах более сложной конструкции используется также блок для управления системой, который дает возможность регулировать степень нагрева и распределение теплоносителя по трубопроводам горячего водоснабжения и системе отопления. Наглядно ознакомиться с устройством солнечного коллектора поможет ниже предложенная схема. 

Насколько выгодно иметь солнечный коллектор?

Применение солнечного коллектора, конечно, даст определенные преимущества — это:

• экономия искусственных энергоресурсов;
• полный отказ от них, если у вас небольшая дача или объем потребляемой воды и отопления небольшой;
• возможность сократить расходы на приобретении готового прибора, если собрать коллектор своими руками из подручных материалов;
• получение нужной энергии для оформления горячего водоснабжения и отопления, если централизованные сети расположены вдалеке от вашей дачи и отсутствует возможность подключиться к магистрали.                                                  
  

  Важно! В то же время учтите, что для максимально эффективной отдачи тепла, потребуется достаточно большая площадь коллектора. Устанавливают их по этой причине в основном на крыше дома, а это повлечет снижение эстетической привлекательности кровли. В дополнение отметим, что полностью отказаться от энергоресурсов в случае, когда дом большой площади, а семья у вас большая, вряд ли удастся.                                                                                                                                                                                                                                       

Какие бывают солнечные коллекторы?

Классификация видов солнечных коллекторов осуществляется по нескольким принципам. Первый из них — это производительность. Определяющим критерием служит температура, которая может достигаться пластинами, извлекающими энергии.                     

По этому принципу различают солнечные коллекторы:

1. Высоких температур — это преимущественно промышленные коллекторы, которые собрать в домашних условиях не удастся.
2. Средних температур. Такие приборы способны нагревать воду до 80С. Благодаря этому они вполне пригодны для использования в контурах отопления.
3. Низких температур — компактные устройства, с помощью которых можно нагреть небольшой объем воды до 50С.
   

   Важно! При выборе подходящего варианта солнечного коллектора, ориентируйтесь на следующие стандартные требования: прибор должен обеспечивать объем в 100 литров воды на 1 человека в сутки, хотя средний показательно потребления — 30-50л. Для производительности каждых 100л температурой в 45-50С потребуется площадь устройства в 2 м2.                            

В зависимости от формы и функциональных возможностей, различают следующие варианты конструкционных решений:

1. Плоский солнечный коллектор. Такой прибор представляет собой плоский ящик, чаще всего из металла. Внутри его размещается черная пластина, которая и притягивает солнечный свет. Ящик закрывается стеклянной крышкой, которое усиливает эффективность подачи энергии на саму пластину. Невысокий КПД всего в 10% можно повысить за счет использования дополнительного слоя из аморфного полупроводника.
   

   Важно! Плюсы этого коллектора заключаются в минимальных затратах на сборку, возможности установки под любым углом, высокой производительности летом и свойству самоочищения от снега и наледи. Устанавливают их преимущественно при оформлении отопительных систем в помещениях, для различных бытовых нужд и подогрева бассейнов.                       

2. Вакуумный трубчатый солнечный коллектор. Основной конструктивный элемент таких систем — это стеклянные трубки с высокоселективным покрытием. Они предназначены для улавливания солнечной энергии, а также служат непосредственным проводником тепла. При конструировании трубки распределяются по площади — одни находятся снаружи, другие внутри. Между ними вакуум, который обеспечивает длительное сохранение полученного тепла. Высокая герметичность прибора достигается за счет установки многослойного стекла.
   

   Важно! Такие устройства достаточно эффективны даже при небольшой освещенности или при низкой температуре. Кроме этого, есть и другие неоспоримые достоинства — небольшая парусность, простота сборки, длительный период эксплуатации коллектора в круглосуточном режиме, низкая теплопотеря.

По типу теплоносителя различают такие приборы:

1. Жидкостный (водяной) солнечный коллектор. В этих системах циркулирует жидкость. В зависимости от сложности конструкции и предъявляемых требований к эффективности КПД, оформляться они могут с разомкнутыми и замкнутыми контурами теплообмена, с остеклением и без него.
2. Воздушный солнечный коллектор. Этот тип отличается тем, что нагревается не вода, а сам воздух. Используются они в основном для сушки с/х продукции. Для повышения качества результата могут оснащаться вентиляторами для принудительной конвекции, из-за чего в обслуживании становятся более дорогими. Главное достоинство воздушных коллекторов в том, что они не замерзают зимой.
   

   Важно! Помимо этих разновидностей существует еще целый ряд более сложных конструкций, которые используются в основном для решения более масштабных задач.                                                            

Как сделать солнечный коллектор своими руками?

Сделать солнечный коллектор для отопления или для горячего водоснабжения не так сложно, как вы могли себе предположить. Ниже изложено несколько вариантов — и наиболее простых конструкций, и более сложных, но эффективных. Какую из них выбрать, определите самостоятельно, исходя из личных требований, наличия того или иного материала и профессиональных строительных навыков.

Важно! Примеры приведены в порядке по степени сложности сборки и затрат на расходные материалы.                                                                                                                                                                                                                                                    

Способ 1. Коллектор из шланга

Вы, наверное, не раз, при обработке собственного участка в летнее время замечали, что если поливать клумбу из шланга, который долго пролежал на солнце, из него будет течь довольно теплая вода. На основе этого наблюдения и была разработана следующая конструкция.

Важно! Такой прибор легко и быстро монтируется. Прекрасный вариант для дачи, где нет необходимости большого потребления горячей воды. Из одного шланга длиной в 100 м и сечением в 20 мм можно получить около 20-30 литров готовой горячей воды. Если же возникнет потребность в большем объеме, придется использовать не только накопительный бак, но и циркуляционный насос для создания принудительной циркуляции воды либо же сделать несколько коллекторов из шланга.                                       

Инструкция сборки:

1. Купите один или несколько труб сечением в 20-25 мм подходящей длины — 50, 100, 150, 200 метров из полиэтилена или же обычный шланг темного цвета с такими же характеристиками.
2. Уложите трубу спиралью на пологом участке на крыше дома или же непосредственно на земле.
   

   Важно! Учтите, что армированные ПВХ шланги для этой идеи не годятся, так как они имеют слишком толстые стены.                                                                                                                          

Если уклон кровли достаточно резкий, сделайте дополнительные действия:

1. Сделайте короб для фиксирования свернутого шланга, используя фанерные листы толщиной в 6 мм и бруски сечением 40*40 мм.
2. Обработайте готовую основу антисептиком.
3. Покрасьте короб в черный цвет.
4. Уложите внутрь шланг по спирали.
5. Зафиксируйте положение витков металлическими или пластиковыми хомутами, обычными или шиферными кровельными гвоздями, вбивая их между кольцами трубы.
   

   Важно! Последнее действие поможет исключить деформацию коллектора при воздействии температуры и воды. После того как вы убедитесь, насколько эффективно работает такой солнечный коллектор, сделайте расчет нужного вам количества для получения определенного количества воды в день. Учтите, что использование таких модулей целесообразно только летом.

Способ 2. Коллектор из оконной рамы

Сегодня деревянные окна используются несколько меньше, но, тем не менее, многие сохранили старые рамы при замене их на пластиковые или новые из древесины. Эта часть окна в самый раз пригодится для конструирования солнечного коллектора, так как рама — это готовый короб для природной батареи.                                                                                            

Инструкция сборки:

1. Откройте раму.
2. Удалите стекло.
3. Уложите на дно слой теплоизолятора, толщина полотна которого не менее 3 см.
4. Проклейте по всему периметру уплотнительную резину.
5. Возьмите оцинкованный стальной лист по размеру оконной рамы.
6. Покрасьте его в черный цвет матовой краской.
7. Сверху теплоизоляционного материала уложите этот лист — он и будет притягивать солнечную энергию.
8. Купите пластиковую, ПЭ или медную трубу сечением в 1/2 дюйма.
9. Уложите ее по поверхности листа спиралью или «змейкой».
10. Закрепите трубу хомутами.
11. Накройте раму второй половиной.
12. Стяните его винтами, чтобы обеспечить качественную фиксацию и монолитность конструкции.
    

    Важно! Устанавливайте такой коллектор под углом в 15 градусов летом и вертикально зимой или осенью.                                                                                                                                                                   

Способ 3. Коллектор из пластиковых бутылок

Еще один достаточно простой вариант конструкции, себестоимость которого невысокая. Главное его преимущество заключается в том, что даже во время восхода и заката солнца происходит извлечение энергии, причем лучи проникают практически под углом в 90 градусов внутрь бутылок.                                                                                        

Набор материалов для такого солнечного коллектора отличается доступностью:

• б/у пакты из-под сока либо молока;
• пластиковые бутылки одинаковой формы;
• ПВХ труба внешним сечением в 20 мм для горячей воды;
• тройники, подходящие для оформления трубопроводов с горячей водой.

Инструкция сборки:

1. Выберите нужное количество бутылок.
2. Промойте их и удалите этикетки.
3. Сделайте шаблон из картона, свернув 30-ти сантиметровый лист в трубу, надев его на бутылку.
4. Отрежьте дно бутылки по линии картона.
5. Промойте все тетра-паки.
6. Тщательно промойте их, чтобы удалить все остатки жидкости и исключить в дальнейшем неприятный запах гниения.
7. Покрасьте их в черный цвет, используя матовую краску.
8. Покрасьте трубы также в черный цвет.
9. Дождитесь полного высыхания всех деталей.
10. Наденьте первую бутылку горлышком вперед на бутылку.
11. Наденьте следом тетра-пак узкой частью вперед.
12. Вставьте его в бутылку до упора.
13. Повторите процедуру с количеством бутылок до 5 штук при длине трубы в 105 см.
14. Установите трубы на металлическую либо деревянную опору.
    

    Важно! При размещении накопительного бака, выберите место на 30-50 см выше самого коллектора. Принудительной циркуляции в этой конструкции не требуется, так как вода, нагреваясь, будет естественным образом подниматься вверх, а холодная спускаться с коллектор. Если нужно максимально долго удерживать температуру воды в накопительном резервуаре, утеплите его. Бутылки желательно менять не реже, чем 1 раз в 5 лет, так как со временем снижается их светопроницаемость.                                                                      

Способ 4. Коллектор из старого холодильника

Старый холодильник, вышедший из строя, также может пригодиться. Из него используется для солнечного коллектора конденсатор, который и сократит время на сборку теплообменника. Единственный нюанс в том, что, так как в нем до сих пор циркулировал фреон и масло, желательно использовать такую воду исключительно для технических нужд, но не как питьевую.

Важно! Кроме конденсатора из холодильника в этой системе также можно использовать радиатор автомобиля. В этом случае эффективность работы устройства будет выше.                                                             

Дополнительные материалы, которые потребуются для этого вида коллектора — это:

• резиновый коврик — он используется для подложки;
• фольга;
• скотч;
• деревянные брусья сечением 50*50 мм — из них смонтируете корпус;
• стекло — подойдет из оконной рамы.

Инструкция сборки:

1. Вытащите их холодильника заднюю решетку-конденсатор.
2. Измерьте ее.
3. Подготовьте бруски нужного размера на основе проведенных замеров.
4. Соберите корпус из подготовленных деталей.
5. Уложите на дно корпуса лист фольги, чтобы обеспечить также нагрев теплообменника с тыльной стороны.
6. Оклейте все щели по периметру рамы скотчем.
7. Прибейте брусья с тыльной стороны коллектора, чтобы надежно зафиксировать теплообменник.
8. Сделайте пазы в каркасе для вывода труб.
9. Верхнюю трубку теплообменника загните вверх, чтобы обеспечить эффективную естественную циркуляцию.
   

   Важно! Если трубку конденсатора не загибать, то потребуется насос для принудительной циркуляции. В этом случае подойдет даже аквариумный насос, а накопительный бак можно будет установить в любом месте. В случае естественного движения жидкости при нагревании, накопительный бак разместите выше коллектора.       

                                                                                                                                                                                

10. Для закрепления конденсатора внутри используйте держатели от холодильника.
11. Внизу на раме вкрутите 2-3 шурупа, которые будут удерживать стекло от сползания.
12. Накройте всю конструкцию стеклом.
13. Загерметизируйте по всему периметру скотчем.

Важно! Эффективность такого коллектора вы можете заранее просчитать на основе уже проведенных испытаний. Полученные данные при тестировании системы при температуре 25С соответствовали:

• 44С объема воды в 20 литров через 2 часа;
• 77С воды в теплообменнике при отсутствии циркуляции за 5 минут.                                                    

Способ 5. Коллектор из полипропилена

Данная конструкция из полипропилена — это солнечная плоская батарея с размерами 2400*550 мм. Такие параметры выбраны с учетом особенностей размещения — между стропилами на чердаке. Эффективность прибора достаточно высока, так как каждый квадратный сантиметр попадает под прямой контакт с водой. Еще одно достоинство этого варианта в том, что вы сможете самостоятельно определить подходящие параметры и менять по мере необходимости.

Важно! Чтобы убедиться, насколько целесообразно тратить время и деньги на сборку такого солнечного коллектора, ознакомьтесь с данными тестирования:

• мощность системы — около 530 Вт;
• нагрев воды объемом в 20 литров до 47С при температуре в 24С происходит за 1 час;                                                                          

Материалы для работы:

• сотовый полипропилен (не поликарбонат!);
• полипропиленовые трубы сечением 1 1/4 дюйма;
• лист фанеры толщиной в 5-10 мм;
• садовый шланг сечением соответствующий используемым трубам;
• лист пенопласта толщиной 2 см;
• специальный клей для ПЭ изделий, например, 3M Scotch-Weld™ DP-8005 или же подойдет спецоборудование для соединения полиэтиленовых деталей, если оно уже есть в наличии.
  

  Важно! Эта конструкция солнечного коллектора более сложная, чем все вышеописанные способы. Поэтому желательно иметь определенные навыки работы с полиэтиленовым материалом, чтобы получить качественный результат, и быть предельно аккуратными во время выполнения работы.

Инструкция сборки:

1. Просверлите отверстия в заглушках диаметром, подходящим под наконечники труб.
2. В трубе сделайте пропил циркулярной пилой, чтобы вставить в него листовой полипропилен — ширина пропила идентична ширине листа.
3. Соберите конструкцию и убедитесь в ее надежности и плотном прилегании всех деталей.
   

   Важно! Продолжайте работу только в том случае, если отсутствуют дефекты.                                            

4. Обезжирьте все поверхности, которые будут стыковаться, используя ацетон.
5. Наносите последовательно клей и сразу соединяйте нужные элементы, так как высыхает он очень быстро.
6. Промажьте все углы клеем.
7. Сделайте техническую паузу в 24 часа, чтобы клеевой состав полностью отвердел.
8. Присоедините коллектор к водопроводу садовым шлангом.
9. Проверьте герметичность конструкции.
   

   Важно! Если обнаружили утечки, просушите эти места, обезжирьте и заклейте.                                             

10. Возьмите лист фанеры и обрежьте его под нужный размер, исходя из параметров коллектора — это будет основание прибора.
    

    Важно! Учтите, что особенности установки этой конструкции не предполагают наличие привычного корпуса. Рамой послужат сами стропила.

11. Просверлите отверстия для вывода отводов.
12. В месте установки коллектора подстелите лист пенопласта толщиной 2 см, чтобы предотвратить утечку тепла с обратной стороны.
13. Поверхность коллектора покрасьте в черный матовый цвет.
14. Установите готовый прибор в выбранное место.
    

    Важно! Учтите, что устанавливать этот солнечный коллектор необходимо обязательно под углом, а накопительный бак — выше самого прибора. После заполнения водой, убедитесь, что весь воздух из системы вышел — отсутствуют пузырьки внутри. В противном случае эффективность будет намного ниже.

Заключение

Сборка солнечного коллектора своими руками — это не очень сложная работа, которая вполне под силу любому домашнему мастеру. Но, чтобы получить действительно качественный результат, который позволит своевременно получать горячую воду в нужном объеме и оформить отопление в доме с минимальными денежными затратами на обслуживание, потребуется не только это. Обязательно заранее выберите подходящую схему монтажа, исходя из личных нужд. Это может быть работа коллектора на:

• только водоснабжение в летний период;
• только подача горячей воды круглый год;
• водоснабжение и отопление, в том числе зимой.

В зависимости от выбранной схемы будет меняться и количество необходимых дополнительных расходных материалов и оборудования, а также и масштаб требуемой площади под сам коллектор, что также немаловажно. Учтите заранее все нюансы, и вы обязательно оцените, насколько это выгодное решение, тратить энергию солнца в личных целях.