Сонячний водонагрівач своїми руками, що потрібно для роботи

Сонячний водонагрівач (бойлер, колектор) - це незамінний помічник у домашньому та дачному господарстві. Сонячний водонагрівач відповідної конструкції та розміру може забезпечувати теплою водою сім'ю з кількох людей. Якщо на вашій дачі ще немає газу та електрики та нагрівання води становить деяку складність, ви можете зробити сонячний водонагрівач своїми руками, потужності якого буде достатньо для душу та миття посуду.

Схема підключення сонячного колектора

Щоб досягти максимального ефекту та збільшити площу поглинання сонячного світла, на теплообмінник необхідно надіти спеціальні вставки з теплопровідного матеріалу, забарвлені жаростійкою фарбою чорного кольору. Ці вставки щільно примикають до теплообмінника і займають всю площу короба. Зверху короб покривається склом та герметизується. Герметизації піддаються вхід та вихід теплообмінника.

Підготовка матеріалів для роботи

Сонячний нагрівач води працює за таким принципом: сонячні промені проходять через скло, потім потрапляють на абсорбер, розігрівають його. Завдяки дуже високій теплопровідності матеріалу теплова енергія передається від пластин трубкам теплообмінника, а потім воді, що циркулює по ньому.

Процес створення сонячного водонагрівача власноруч складається з кількох етапів. Насамперед потрібно підготувати інструменти та матеріали, які допоможуть вам зробити сонячний бойлер:

Схема повітряного сонячного колектора

мінеральна вата;
брус;
труби 20;
Скло;
квадратна труба 20;
профіль;
куточок;
ущільнювачі для скла;
листи металу;
бак;
фітинги;
матова термостійка фарба чорного кольору;
труба з гарною теплопровідністю для виготовлення змійовика;
труби для підведення води;
лист вологостійкої фанери;
трубна теплоізоляція;
саморізи;
дюбелі;
дриль;
зварювальний апарат.

Саморобний сонячний водонагрівач можна самостійно зробити і успішно використовувати в помірному кліматичному поясі.

Так, наприклад, більшість територій країн СНД сонячний водонагрівач, створений своїми руками, має ККД до 55%, що досить високим показником (професійний сонячний водонагрівач має ККД 70-80%). Отримуваної потужності цілком вистачить для підігріву води для басейну, душу, миття посуду та інших технічних потреб. А якщо на вашій ділянці немає газу чи електрики, тоді сонячний водонагрівач, який можна зробити своїми руками, стане вдвічі чудовим рішенням.

Виготовлення теплообмінника для сонячного водонагрівача своїми руками

Схема гелеустановки нагріву води.

Теплообмінник є серцем будь-якого сонячного бойлера для дому. Саме в теплообміннику здійснюється циркуляція та нагрівання рідини. Як правило, цей пристрій складається з 2 виходів: для введення холодної води і для виведення підігрітої рідини.

Своїми руками можна виготовити 2 варіанти теплообмінників: у вигляді змійовика або решітки. Основний матеріал теплообмінника – це трубка. Для виготовлення змійовика слід використовувати 1 трубку на всю довжину теплообмінника. При створенні ґрат достатньо використовувати кілька відрізків труб відповідної довжини, проте додатково доведеться купити фітинги.

Наприклад, при виготовленні колектора своїми рукамивикористовується 7 вертикальних трубок та 14 трубок невеликої довжини, необхідних для збирання горизонтальних труб. Для з'єднання необхідно підготувати 12 трійників і 2 відводи, які будуть використовуватися для з'єднання заглушених кутів.

Основним аргументом для вибору одного з двох доступних варіантів є матеріал, з якого він буде виконаний, тому що далеко не будь-який матеріал можна зігнути у вигляді змійовика своїми руками без використання додаткового обладнання. У процесі вибору матеріалу необхідно спиратися на два основні критерії: теплопровідність матеріалу та його вартість. Так, чим вища буде теплопровідність матеріалу, тим більше гарячої води ви зможете отримати. Найвища теплопровідність, якщо розглядати матеріали, з якими можна працювати власноруч, у мідної трубки (384 Вт/м*С). Для порівняння поліпропіленова труба може похвалитися теплопровідністю лише в 0,23 Вт/м*С, а металопластикова труба вдвічі більша — 0,43. Пошитий поліетилен може прийняти 0,32 Вт/м*С.

Виготовлення абсорбера для колектора своїми руками

Схема влаштування плати абсорбера.

Основним елементом конструкції, без якого сонячний водонагрівач просто не працюватиме, є теплообмінник. Сонячні промені потрапляють на нього і нагрівають воду, що знаходиться всередині. Однак проблема в тому, що теплообмінник становить лише невелику частку площі сонячного водонагрівача.

Наприклад, ви створили сонячний бойлер площею 1 кв. У нього ви встановили решітку, яка складається з 7 вертикальних труб та 2 горизонтальних труб довжиною 90 см та 100 см відповідно. Діаметр використаних труб складає 12 мм. Шляхом нескладних обчислень буде отримано загальну площу теплообмінника, яка контактує із сонцем, яка в цьомуу разі становить 0,1 кв.м. Звідси висновок, що теплообмінник займає лише 10% сумарної площі колектора. Отже, 90% сонячних променів на решітку теплообмінника не потрапляють. Для збільшення площі, яку потрапляють сонячні промені, на трубки теплообмінника прикріплюються спеціальні пластини. Саме вони й виступатимуть у ролі абсорбера.

Абсорбер є пластинами, виготовленими з тонкого металу, які примикають до трубок теплообмінника. Дані пластини вловлюють сонячну енергію і перетворюють її на теплоту. Далі ця теплота передається теплообміннику та рідини, що циркулює всередині нього.

Функції абсорбера міг би виконувати і сам мідний теплообмінник, проте площа впливу променів сонця на нього мала, а пластини дозволяють суттєво збільшити площу впливу сонця та підвищити ККД усієї установки. Пластини мають бути виготовлені так, щоб вони покривали всю площу сонячного водонагрівача.

Виготовлення коробу для бойлера своїми руками

Однак сонячний бойлер – це не лише абсорбер. Тепло, яке отримує установка, необхідно ще й утримати, адже нагрівання теплоносія здійснюється не тільки за рахунок його нагрівання прямим сонячним світлом, а й за рахунок т.зв. парниковий ефект. Рама сонячного водонагрівача зазвичай виконується з алюмінію чи дерев'яного бруса. Висота рами має бути не менше 7 см. Дно колектора виготовляється із вологостійкої фанери. Як утеплювач можна використовувати мінеральну вату або полістирол завтовшки від 10 мм.

Складання сонячного водонагрівача

Схема інтеграції сонячних колекторів у систему опалення.

За розмірами теплообмінника з фанери виготовляється підкладка, на якій кріпитиметься теплообмінник та абсорбер. Спочатку допідкладці кріпиться теплообмінник. Після цього за допомогою спеціального меблевого скотчу кріпляться абсорбери. Зауважте, що пластини повинні максимально щільно прилягати до теплообмінника.

Для досягнення найкращого ефекту потрібно використовувати термопасту. Тонким шаром термопасти проведіть по ґратах, після чого притисніть абсорбером. Зверніть увагу на те, що теплопровідність даної пасти нижча, ніж теплопровідність, що досягається прямим контактом.

Теплообмінник встановлюється на підкладці, після чого починається монтаж абсорберів. Ґрати стягуються з фанерою струбцинами. Це забезпечить її надійну фіксацію. Алюмінієві листи з внутрішньої сторони промазуються силіконом, що дозволить підвищити теплопередачу і запобігтиме гальванічну корозію.

Після цього абсорбер фарбується матовою чорною фарбою підвищення ефекту. Після висихання конструкцію встановлюють теплоізольовану раму і покривають полікарбонатом або склом.

Сонячний водонагрівач зі старого холодильника

Сонячний водонагрівач ви можете зробити своїми руками зі старого холодильника. Із задньої частини холодильника демонтується змійовик.

Для каркасу можуть використовуватися рейки, а як основа для саморобного сонячного бойлера — старий килимок або гумова підстилка. Розберіть стару віконну раму і підберіть відповідне за розміром скло (краще товщиною від 3-4 мм). З дерев'яних рейок виготовляється рама (каркас колектора) відповідно до розмірів змійовика. У рамі створюються отвори під виведення труб теплоносія.

Для забезпечення просторової жорсткості рами колектора та для кріплення прокладки використовуються додаткові рейки. Захист ємності колектора сонячного бойлера від інфільтрації холодного повітря забезпечується шляхомгерметизації всіх з'єднань. Для цього підходить звичайна клейка стрічка, за допомогою якої закриваються усі щілини.

Далі, за допомогою звичайної пластикової труби теплоносій (вода) підводиться безпосередньо до змійовика. Діаметр труби при використанні змійовика від холодильника буде замало, що позначається на продуктивності водонагрівача, проте, зважаючи на низьку трудомісткість і собівартість виготовлення подібної нагрівальної системи, підвищити потужність установки можна, якщо зробити і встановити декілька таких колекторів.

Змійовик закріплюється на деякій відстані від фольги. Для фіксації можна використовувати кріплення зі старого холодильника.

Сонячний водонагрівач із старого холодильника майже готовий. Останнім етапом його виготовлення буде монтаж, закріплення та герметизація скла (захисної поверхні) колектора. Для закріплення тільки клейкої стрічки недостатньо, тому що при нагріванні її адгезія помітно знижується. Тому використовуйте самонарізи або хомути.