Сонячний водонагрівач класифікація та пристрій, виготовлення своїми руками

Переконатись у величезній кількості енергії, яку отримує земна поверхня від нашої найближчої зірки – Сонця – кожен мав можливість ще в дитинстві за допомогою звичайної лупи. Енергія сонячного світла, що припадає на крихітну ділянку поверхні, дорівнює площі лінзи, будучи зібраною в одній точці (фокусі), здатна пропалити тонку фанеру, підпалити папір або сухий трут, допомагаючи розвести багаття. І, напевно, багато хто замислювався про можливості використання цього могутнього потоку енергії, наприклад, для опалення Можливостей безпосереднього використання сонячної енергії кілька, і одну з них дають сонячні водонагрівачі.

Використовувати енергію сонця люди навчилися давно

Що таке сонячний колектор

На відміну від батарей сонячних елементів або сонячних батарей, як їх звикли називати, сонячні колектори не перетворюють сонячне світло прямо на сонячну енергію. У колекторах енергія сонячного випромінювання використовується нагрівання теплоносія. Далі теплоносій може використовуватися як для вироблення сонячної енергії (за таким принципом працює велика кількість сонячних електростанцій, у тому числі найбільша у світі кримська), так і для інших потреб, наприклад опалення або гарячого водопостачання.

Такий пристрій здатний забезпечити цілий будинок гарячою водою

Сонячний водонагрівач належить до сонячних колекторів. Саме він із усіх типів колекторів представляє найбільший практичний інтерес для використання у побуті для гарячого водопостачання та опалення. Економія традиційних енергоносіїв, що досягається з їх допомогою, настільки чутлива, що в багатьох країнах використання сонячних водонагрівачів підтримується надержавний рівень.

Так, у деяких країнах сонячного середземномор'я (Іспанія, Італія) власники приватних будинків у законодавчому порядку зобов'язуються обладнати свої котеджі сонячними бойлерами. А в деяких країнах Китаю дахи багатоквартирних новобудов є однією гігантською водонагрівальною панеллю. За бажання нескладно виготовити сонячний водонагрівач своїми руками. Як же влаштований сонячний водонагрівач зсередини?

Влаштування водонагрівача

Серцем сонячного водонагрівача є колектор, що є радіатором навпаки – система тонких трубок у вигляді встановленої під кутом до горизонту панелі. Теплоносій, що циркулює по трубках, вбирає в себе енергію сонця.

Іншою важливою частиною водонагрівача є резервуар, з якого здійснюється забір теплоносія для використання, що також грає роль розширювального бачка і акумулятора тепла. Залежно від конструкції, резервуар може виконувати функцію теплообмінника.

Основні елементи системи

Класична схема роботи сонячного водонагрівача виглядає так:

та резервуару теплоносій під дією сили тяжіння потрапляє в нижню частину колектора.
нагріваючись, теплоносій піднімається трубками колектора вгору, тоді як у нижню частину з резервуара потрапляє новий остиглий теплоносій.
пройшовши через колектор, теплоносій знову потрапляє в резервуар, замикаючи таким чином цикл кругообігу.
нагрітий теплоносій з резервуара забирається в систему опалення, водопостачання, або теплообмінник.

Така принципова схема, насправді ж можливі різні варіації устрою та роботи, залежно від яких класифікуютьСонячні бойлери.

Класифікація

Залежно від типу циркуляції

Природна циркуляція здійснюється у вигляді фізичних властивостей рідини. Нагрітий теплоносій має меншу щільність і більший об'єм, тому прагне піднятися трубками колектора вгору, а його місце займає холодний теплоносій.
Примусова циркуляція Для здійснення природної циркуляції резервуар повинен знаходитись над колектором. А це далеко не завжди здійсненно з технічної, і доцільно з архітектурної точки зору, особливо якщо водонагрівач має резервуар великого обсягу.

Сонячний колектор із примусовою циркуляцією

Враховуючи, що панель водонагрівача встановлюють на схилі даху, резервуар для природної циркуляції доведеться ставити на коник, що стягне серйозним випробуванням для міцності конструкції і навряд чи прикрасить зовнішній вигляд даху. Тому часто резервуар встановлюють традиційно, у нижній частині будівлі, зазвичай у підвалі, а циркуляцію теплоносія здійснюють примусово за допомогою спеціальних насосів.

Крім того, примусова циркуляція дозволяє використовувати масляні теплоносії, які більш ефективні в цій якості ніж вода, але через малий коефіцієнт розширення практично не підтримують природну циркуляцію.

Залежно від типу колектора

Панельний колектор - найпростіший варіант без особливих претензій. Пофарбовані чорною фарбою світлопоглинаючої трубки для циркуляції теплоносія укріплені в простому панельному корпусі і прикриті склом або прозорим пластиком. Ефективність такого пристрою досить низька через те, що теплоносій починає віддавати тепло навколишньому повітрю, не встигнувши залишити колектор.А враховуючи, що колектор по конструкції схожий на радіатор, втрати можуть бути дуже суттєвими. Тому панельний колектор доцільно використовувати лише в місцевості з високою ефективністю сонячного освітлення або допоміжних потреб.

Панельний тип водонагрівача

Вакуумний колектор позбавлений головного недоліку попереднього типу конструкції: трубка з теплоносієм прокладена всередині вакуумної колби, що пропускає сонячне випромінювання. Це практично запобігає віддачі тепла з колектора в довкілля і дозволяє нагрівати воду до температури кипіння, а масляний теплоносій до 200-300 градусів, що відмінно підійде для опалення будинку. Звісно, вакуумний колектор має вищу ціну, але різниця в ціні повністю окупається під час експлуатації.

Залежно від контуру циркуляції

Водонагрівач із розімкненим контуром циркуляції використовується для постачання гарячої води системи водопостачання будинку. Теплоносієм у такій системі служить вода, яка безпосередньо використовується для побутових потреб, не повертаючись у контур циркуляції.
Одноконтурна система використовується для опалення будинку. Нагрітий теплоносій з резервуару надходить у систему опалення (зазвичай використовується як домес до теплоносія, нагрітого традиційним способом), пройшовши через яку, знову надходить у резервуар і подається в колектор.

Двоконтурна система водопостачання та опалення

Двоконтурна система може використовуватися для будь-яких цілей (як для гарячого водопостачання, так і для опалення) і дозволяє вибирати будь-який теплоносій - воду, масло або антифриз для використання при мінусових температурах. Теплоносій із резервуару колекторапотрапляє в теплообмінник, де віддає тепло теплоносія другого контуру, який у свою чергу використовується за прямим призначенням системи (для опалення або гарячого водопостачання).

Сонячний бойлер своїми руками

На жаль, вітчизняні виробники дуже неохоче звертають увагу на альтернативні джерела енергії. Якщо сонячні батареї вітчизняного виробництва ще можна купити, то сонячних водонагрівачів від місцевих виробників практично не існує, як не здійснюється централізованого імпорту з-за кордону. Пересилання ж одиничного виробу може влетіти в копійчину.

Зате володіючи мінімальними навичками, якими, напевно, володіє будь-який власник приватного будинку, можна виготовити сонячний водонагрівач своїми руками. Взагалі нашим дачникам давно відомий найпростіший сонячний бойлер: пофарбована чорною фарбою металева бочка ставить на дах душову кабіну. Люди зі кмітливістю розробили більш «просунутий» варіант – поплавковий водозабірник (шланг із прив'язаним шматком пінопласту) дозволяє брати воду з верхнього, найбільш прогрітого шару. Навіть такий, прямо скажемо, примітивний пристрій без проблем дозволяє комфортно прийняти душ після дня польових робіт.

Саморобний колектор виготовлений з поліпропіленових труб.

Удосконалити саморобний бойлер можна зібравши найпростіший сонячний колектор. Для цього потрібно купити гнучку гофровану трубу невеликого діаметру. Трубу укладаємо змійкою у дерев'яний корпус так, щоб вхід труби був у нижній частині, а вихід у верхній. Корпус накриваємо прозорою плівкою – сонячний колектор готовий.

Резервуаром-теплоакумулятором послужить та ж незамінна в господарстві металева бочка, покладена на бік. У ній необхідно просвердлити дваотвори – в районі верхнього та нижнього шару води, до яких приварити два штуцери, та під'єднати вхідний та вихідний шланги колектора відповідно.

Ще два отвори послужать для подачі до резервуару води зі свердловини або водопроводу, а також для забору нагрітої води. Для автоматизації подачі води неважко зробити поплавцеву камеру на кшталт бачка унітазу.

Якщо нагріту воду передбачається використовувати для харчових потреб або миття посуду, резервуар для води повинен бути виготовлений з нержавіючої сталі харчових марок. Для цих цілей чудово підійде металевий бідон.

Вкладення коштів у альтернативні джерела дарової енергії, зокрема сонячні водонагрівачі, може стати серйозною статтею економії бюджету.

2006-2019 Всі закріплені правами матеріали належать їх діючим власникам