Лучи солнца согревали своими руками

Солнечное отопление дома своими руками — принцип изготовления

Во многих развитых странах мира солнечные коллекторы для отопления дома используются повсеместно. Такие конструкции вытесняют традиционные системы отопления не только на юге, но и в регионах с умеренным климатом.

Разумеется, можно купить готовые солнечные коллекторы для отопления, такие, как представлены на фото, но их цена еще достаточно высока. Организовать солнечное отопление дома своими руками не составит труда – для этого потребуется только время и базовые познания в физике. Конечно, самостоятельно сделать вакуумный солнечный коллектор под силу далеко не всем. Но существует и более простая система. При монтаже конструкции солнечного отопления придется не только установить коллекторы на крыше дома, но и внутридомовые элементы.

Преимущества использования гелиосистем

Солнечное отопление обладает следующими преимуществами:

• эффективная работа и значительная экономия на основной системе обогрева дома;
• безопасность использования;
• длительный срок службы;
• эстетичный внешний вид, возможность выбора параметров коллектора.

Особенности солнечных коллекторов

Солнечные системы отопления частного дома наиболее эффективны в регионах, где в течение года насчитывается большое количество солнечных дней. Кроме того, зимой солнечное освещение также должно быть достаточно интенсивным. При монтаже подобной системы отопления нужно учитывать следующие особенности.

Чтобы конструкция обогрева была эффективной, необходимо качественно выполнить утепление дома. Рекомендуется сочетать солнечное отопление с другими видами — газовым или электрическим – это самый оптимальный вариант. Интеграция элементов гелиосистемы в традиционную схему обогрева значительность увеличивает эффективность отопления дома и снижает материальные затраты.

В регионах, для которых характерен низкий уровень инсоляции (потока лучей солнца на горизонтальную поверхность), нужно правильно рассчитать площадь коллекторов и в точности соблюдать инструкцию по монтажу, чтобы система работала максимально эффективно. Специалисты рекомендуют устанавливать коллекторы под углом, равным географической широте местности, в таком случае они будут более эффективны. Дело в том, что максимальный уровень поглощения солнечной энергии происходит в том случае, если их поверхности находятся под прямым углом по отношению к инсоляции.

При определении степени потока лучей следует помнить о том, что его интенсивность значительно выше в середине дня. Поэтому поверхности солнечных батарей для отопления дома желательно располагать в южном направлении. Допустимы незначительные отклонения в юго-восточном и юго-западном направлениях. При монтаже коллекторов необходимо проследить за тем, чтобы их не затеняли деревья или соседние постройки.

Организуя отопление от солнца своими руками, нужно слегка увеличить угол наклона, чтобы повысить эффективность работы этих устройств зимой. При этом в летнее время эффективность системы несколько понизится, но это допустимо, так как в любом случае будет переизбыток тепловой энергии.

Элементы солнечной отопительной системы

Комплект элементов гелиосистемы может меняться в зависимости от пожеланий заказчика и особенностей производства завода, но принцип комплектации остается постоянным.

Система солнечного отопления состоит из:

• вакуумного коллектора;
• наноса, передающего теплоноситель от коллектора к накопительному баку;
• контроллера, исполняющего функцию управления работой системы;
• бака-аккумулятора для горячей воды емкостью 500-1000 литров (прочитайте также: «Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками»);
• пикового доводчика, представленного электрическим теном, тепловым насосом или другим элементом.

Гелиосистемы также позволяют обустроить теплые полы, причем расходы, связанные с покупкой и монтажом оборудования быстро окупятся.

Изготовления солнечного коллектора

Солнечная система отопления может быть сделана самостоятельно. Материалы для коллектора вполне доступны. Поэтому солнечный коллектор для отопления дома своими руками можно сделать дома. Один из наиболее простых вариантов – изготовление его из змеевика обычного холодильника. Читайте также: «Как сделать отопление дома солнечными батареями – теория и практика».

Для создания коллектора потребуются такие материалы:

• змеевик от старого или неисправного холодильника;
• рейки для сборки каркаса;
• фольга, обычное стекло;
• резиновый коврик;
• емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

Прежде чем начать делать солнечное отопление загородного дома, нужно изготовить коллектор. Перед этим змеевик тщательно промывают, удаляя остатки фреона, и подгоняют каркас, собранный из реек, под размеры. В каркасе змеевик должен свободно помещаться. Размеры резинового коврика должны быть аналогичны габаритам каркаса.

При сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

1. На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
2. Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
3. Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Принцип работы системы

Существуют разные типы коллекторов, и хотя принцип работы каждого из них почти одинаков, все же между ними есть некоторые различия. В данном случае будет рассматриваться работа самодельной системы из змеевика.

Отопление от солнца в ясные дни обеспечивает нагрев воды до 70 градусов. Циркуляция воды в системы происходит естественным образом. Вода, нагретая в коллекторе, благодаря уменьшению плотности, движется вверх, в специальный резервуар. Холодная вода, имеющая большую плотность, перемещается в нижнюю часть солнечной батареи. После этого процесс повторяется. Схематическое изображение такой системы можно увидеть на фото. Читайте также: «Какие бывают солнечные системы отопления – виды, характеристики, особенности выбора».

Таким образом, система для отопления состоит из:

• коллектора;
• бака-резервуара;
• труб для подачи горячей воды и ее слива;
• трубы для поступления в коллектор холодной воды;
• вентиля для сброса давления;
• запорного вентиля;
• вентиля для подпитки (прочитайте также: «Автоматическая подпитка системы отопления — схема узла и клапана подпитки»);
• вентиля для слива.

Система отопления работает автоматически, хозяевам дома редко приходится вмешиваться в этот процесс. Для эффективного функционирования системы, в зимнее время коллектор необходимо очищать от налипшего снега, так как он будет отражать солнечные лучи и сделает устройство бесполезным.

В последнее время солнечная энергия для отопления дома используется все чаще. Если в нашей стране гелиосистемы встречаются редко и являются даже диковинкой, то в Европе они установлены в практически каждом доме. И это происходит не только потому, что использовать солнечную энергию можно бесплатно. Такие системы отопления полностью безопасны как для здоровья человека, так и для экологии. Традиционные приборы нагрева этим похвастаться не могут: продукты горения вызывают различные заболевания и ухудшают состояние окружающей среды. Читайте также: «Как установить солнечные коллекторы для отопления – от выбора до монтажа гелиосистемы».

Солнечные коллекторы достаточно эффективны и в регионах с умеренным климатом, а не только на юге. Даже если зимой много пасмурных дней, все равно сквозь тучи поступает достаточно ультрафиолета для того, чтобы хотя бы частично обогревать дом. Правда, в таком случае одной лишь солнечной системой отопления не обойтись – придется использовать и дополнительные источники тепла. Но в любом случае, расходы на обогрев дома заметно сократятся.

Источник

Солнечный концентратор: какие существуют виды, сравнение, видео как сделать своими руками

Человеческая цивилизация – самое опасное для планеты явление, оказывающее крайне негативное влияние на состояние экосистемы. Среди многих отрицательных факторов следует остановиться на одном – увеличении в атмосфере углекислого газа. Он запускает в действие необратимое увеличение температуры с непредсказуемыми последствиями. Для минимизации явления на международном уровне принято решения об альтернативной возобновляемой энергетике. Один из ее видов – солнце, для использования его тепловой энергии применяется солнечный концентратор .

Виды конструкции

Задача концентраторов – собрать с большой площади тепловые инфракрасные лучи и направить их в одну точку для передачи энергии носителям. Приемные коллекторы нагреваются до +350–700°С, рабочая температура поддерживается в пределах +600°С, что объясняется физическими свойствами применяемых теплоносителей. Какие схемы применяются при создании солнечных концентраторов?

Параболическая

Агрегаты состоят из лотков параболической формы, лучи фокусируются на установленных металлических трубках черного цвета. Для уменьшения потерь они закрываются стеклянной трубкой – потери минимизируются за счет исключения конвекции воздушных потоков. Тепло солнца передается теплоносителю (солевой расплав из 60% натриевой и 40% калийной селитры), небольшие станции используют простые растворы. Надо знать, что чем ниже плотность жидкости, тем меньше она накапливает энергии, а это уменьшает и так слабый коэффициент полезного действия оборудования.

Установки оснащаются одноосными или двуосными системами слежения за положением солнца, в редких случаях делаются стационарными. Именно такой солнечный концентратор своими руками можно сделать на приусадебном участке, место солевых растворов использовать обыкновенную воду. Недостаток – низкая эффективность повышает стоимость произведенной энергии. Преимущества: сглаживают пиковые нагрузки гибридной системы, на сегодняшний день выработано 4500 ГВт/ч, накоплен большой практический опыт работы установок. У параболических антенн самый простой механизм слежения.

Тарельчатая

Внешним видом и принципом действия напоминает спутниковую антенну, только последняя концентрирует электромагнитные волны кроткого диапазона, а первая тепловые инфракрасные электромагнитные волны. Приемники энергии устанавливаются в фокусе каждой антенны, теплоноситель может нагреваться до +1000°С. Электрическая энергия вырабатывается компактными генераторами непосредственно в антенне. Такие станции применяются как для автономного питания небольших потребителей, так и для подключения к существующим электрическим сетям (в гибридном режиме). Диметр зеркал достигает 7 м, мощность ≈ 25 кВт, КПД до 29%. Недостатки: по многим техническим параметрам не отвечают требованиям потребителей, большой популярностью не пользуются. Достоинства: может регулировать пики нагрузок в сети, имеет высокие параметры преобразования, модульность, работают в гибридных системах.

Башенная

Лучи фокусируются на удаленной башне с теплоприемником, система автоматического слежения за положением солнца обеспечивает постоянную концентрацию лучей в одной точке. Нагретая жидкость подается на генератор или закачивается в хранилище, тепловая энергия из него используется ночью или в облачную погоду. Упрощенный башенный солнечный концентратор для отопления может использоваться для обогрева зданий и сооружений, в том числе и частных домов. Температура жидкости в башне превышает +1000°С, тепло используется для производства электрической энергии, в технических целях или для систем отопления.

Сравнительные технические характеристики различных концентраторов

В настоящее время идеального решения нет, каждый вид оборудования имеет свои сильные и слабые стороны. В таблице даны характеристики действующих промышленных солнечных станций с различными видами концентраторов.

Источник

ВОДУ СОГРЕЕТ СОЛНЦЕ (Водонагреватель солнечный своими руками)

Теплообменник

То самое тепло, которое мы ощущаем от солнечных лучей, может быть ис­пользовано и для хозяйственных нужд на загородном участке — например, для подогрева воды для душа, кухни или полива растений. Устройство такого солнечного подогревателя несложное. Нужно лишь на скате крыши установить так называемый теплообменник: свёр­нутый спиралью шланг, соединённый с бачком с водой.

Сразу же необходимо отметить, что для подогрева воды солнечный тепло­обменник подходит в основном весной, летом и ранней осенью (применение этой конструкции в более холодное время требует дорогостоящих, довольно сложных, переделок).

Предлагаемое решение лучше всего использовать для дачных помещений, не подключённых к электросети и имею­щих покатую крышу (рис.1). Основа конструкции — трубчатый пластмассо­вый теплообменник, уложенный в ящик размерами 2×1 м. Его собственная разо­вая ёмкость приблизительно 20 литров. Естественно, что этого недостаточно, поэтому следует смонтировать и под­соединить бак, который будет пополнять систему водой по мере его прогревания и использования.

Размещать теплообменник следует на южной стороне крыши таким образом, чтобы его не закрывала тень рядом на­ходящегося здания или дерева. Тепло­обменник (рис.2) соединяется с располо­женным также в чердачном пространстве баком, который должен находиться выше коллектора.

Коэффициент полезного действия солнечного нагревателя можно повы­сить, если его поместить в ящик под застеклённую раму (рис.2). Ещё лучше, если ящик при этом расположить ниже кровли, внутри чердака.

Для этого предварительно следует снять кровлю и обрешётку (с площади, равной размерам теплообменника), а затем застеклить получившееся «окно». Применять стёкла больших размеров довольно неудобно, а иногда и небезо­пасно, поэтому для этой цели подойдут листы средних размеров. Ящик тепло­обменника крепится непосредственно к стропилам крыши, в таком месте, чтобы к нему был обеспечен прямой доступ солнечных лучей. В этом случае будет полнее использоваться тепловая солнечная энергия, с одной стороны, и исключаться охлаждение коллектора ветром, с другой.

В качестве дополнительного бака может использоваться 200-литровая бочка, воду в которую можно закачивать один-два раза в день с помощью насоса, чтобы уровень воды внутри бочки или коллектора не превышал номинальную величину, необходимо установить трубу для вывода лишней воды на поверх­ность крыши.

Дополнительный бак при этом играет двойную роль: заполняет коллектор по мере использования из него горячей воды и снабжает дом холодной водой.

Солнечный подогреватель на земле

Если солнечный подогреватель устра­ивается только на летний период — на­пример, для душа, — его можно устано­вить неподалёку от кабинки, соорудив под него простейший наклонный каркас (рис.3).

Трубы теплообменника при этом укладываются также спиралью или не­прерывной плотной змейкой.

В обоих случаях трубы для упроще­ния могут быть расположены «в откры­тую», однако лучше и здесь убрать их в ящик с окрашенными чёрной краской внутренними поверхностями и остекле­нием.

Плоскость теплообменника по от­ношению к площадке, на которой он устанавливается, должна находиться под углом 45° и развёрнута в сторону максимального нахождения солнца. Бак располагается над нагревателем или не­посредственно на душевой кабине.

Теплообменник-«плетень»

Наряду с традиционным решением и расположением коллектора для обе­спечения тёплой водой могут быть и другие решения. Возможен, например, вариант, когда каждый отрезок трубы пристыковывается к двум поперечным соединительным отрезкам большего диаметра (см. рис.3, 4, 6).

Подобно тому, как в качестве ограды жилых домов, дач и садов часто исполь­зуется плетёная изгородь из ветвей, мож­но выполнить ограду из… пластмассовых труб солнечного подогревателя. В этом случае столбы ограды делаются из бруса с выпиленными пазами для труб, что, впрочем, не обязательно, так как трубы могут, как в плетне, просто переплетать­ся и ложиться друг на друга (рис.4).

При этом ограда может быть любой длины, так как пластмассовые трубы можно резать ножовкой или обычным острым ножом и сваривать или со­стыковывать независимо от того, что удалось приобрести: катушку труб или нарезанные по 2 м куски. Полипропилен при 200°С начинает плавиться, а затем при остывании затвердевает, поэтому сварка труб проста и доступна всем. Для оплавления соединяемых отрезков труб достаточно приложить к торцу любую раскалённую металлическую пластину, а затем края труб пригнать друг к другу. Через несколько секунд они остынут, об­разовав прочное соединение.

«Гребень» с пробками

С обеих сторон каждой секции теплообменника-ограды горизонтальные переплетённые трубы соединяются вер­тикальным «гребнем» из труб большего диаметра (рис.5). Такие секции сварива­ются из отдельных отрезков труб, в сты­ках которых встраиваются перегородки или пробки (рис.6). Это необходимо для нормального функционирования нагре­вателя, который должен иметь единый замкнутый контур прохождения нагре­вающейся воды. А без таких перегородок закачиваемая в теплообменник холодная вода будет вытеснять только некоторую часть уже нагретой

В плетнёвом теплообменнике непре­рывный змееобразный контур достигает­ся благодаря именно пробкам, делящим каждый гребень на сектора. Поскольку «гребень» состоит из колен, пробки лучше всего устанавливать в местах их спайки. При этом необходимо следить за тем, чтобы пробки не образовывали мёртвых, закрытых участков.

При присоединении горизонтальных труб теплообменника к «гребню» не обязательно их приваривать: достаточно в каждый «гребень» вварить под трубы присоединительные патрубки-штуцера (см. рис.6), диаметры которых обеспе­чивали бы плотную посадку трубы на них. Однако нежелательно многократное подсоединение и разъединение их: это приведёт в конечном счёте к нарушению герметичности соединения.

Холодная вода поступает в тепло­обменник из бака через нижний конец одного из «гребней», тёплая же выво­дится через верхний.

При этом необходимо следить за тем, чтобы коллектор не подвергся чрезмер­ному давлению воды (желательно иметь регулируемый водопроводный кран во входной водопроводной сети).

В этом варианте также может быть установлен и водонапорный бак для обе­спечения подачи воды в коллектор. Бак лучше поднять, установив на сваренный из стальных уголков каркас. Такое реше­ние имеет своё дополнительное преиму­щество: в коллектор будет поступать уже частично подогретая в баке вода.

Обозначения:

Рис. 2. Чердачное расположение водонагре­вателя:

2—застеклённый ящик тепло­обменника;

3 – трубы теплообменника.

Рис. 3. Душевой (наземный) водонагрева­тель:

2—труба раздачи подогретой воды;

Рис. 4. «Плетение»а теплообменника:

Рис. 5. Теплообменник- «плетень»:

3—секцион­ный соединительный гребень.

Рис.6.«Гребень» теплообменника:

Источник