Солнечный водонагреватель варианты применения, схема подключения и особенности побора элементов системы 150 фото

Разновидности солнечных водонагревателей

Помимо вышеназванных вакуумных и плоских водонагревателей есть также и другие более простые варианты, которые можно реализовать своими руками в домашних условиях. Из самых простых солнечных водонагревателей можно назвать простую бочку с водой на крыше летнего душа.

Солнечные водонагреватели можно подразделить в зависимости от напора воды на пассивные и активные. На пассивных моделях вода двигается под действием гравитации или конвекции. Эти нагреватели более дешёвые и их легче сделать своими руками, но их производительность небольшая. Активные водонагреватели имеют в своей конструкции электрический насос, контроллер, различные клапана.

Активные модели солнечных водонагревателей можно разделить:

• С закрытым контуром, где применяется антифриз. Могут функционировать при отрицательных температурах;
• С открытым контуром.

Водонагреватели также бывают проточного или накопительного типа.

Накопительные водонагреватели

В этом случае вода нагревается под действием солнечного излучения в каком-либо резервуаре. После того как она нагреется до нужной температуры, у вас сразу будет большой объем воды.

Простейший солнечный водонагреватель

Если сделать некоторую доработку, то подобный накопительный бак на крыше вполне может снабжать дом тёплой водой в летнее время года. Бак соединяется с бойлером, где тёплая вода будет дольше сохранять температуру. Если день пасмурный и нагрев небольшой, то воду в бойлере можно будет подогреть электро или газонагревателем. Это даст некоторую экономию электроэнергии или газа.

Проточные водонагреватели

Здесь смысл заключается в том, что вода нагревается в процессе прохождения по длинной системе шланги или труб, по которым она прогоняется. Проходить по системе трубок вода может как самотёком, так и под давлением насоса. В самодельных солнечных водонагревателях используются самые простые и недорогие материалы.

К примеру, в качестве системы трубок могут использоваться обычными с садовые шланги для полива. Они укладываются на тёмный, матовый материал. Это может быть резина, покрашенный в чёрный цвет пенопласт, рубероид и так далее. Если вы делаете конструкцию на один сезон, то можно сложить шланг обычной бухтой, подключить к воде, и всё.

Проточный солнечный водонагреватель

Если делаете водонагреватель на длительный срок, то следует изготовить деревянный прямоугольный ящик, дно накрыть тёмным материалом и выложить на нём змеевик из шланга. Лицевая часть закрывается стеклом и получается стандартный плоский солнечный водонагреватель. Не забудьте оставить зазор около 1,5-2 см между змеевиком и стеклом.

Есть примеры, когда люди делали бюджетный вариант солнечного водонагревателя с использованием шланга и пластиковых бутылок. Шланг при этом нанизывался на бутылку, для чего в донышке прорезалось отверстие по его диаметру. И затем такую конструкцию укладывали на шиферной крыше

Здесь важно подобрать шланг по горлышку бутылки и сделать конструкцию наиболее герметичной. Тогда будет происходить быстрый и существенный нагрев воды в шланге.

Конструкционные особенности изделия

Главный рабочий элемент системы — теплообменник. Для небольшого домика на даче вполне хватит устройства размерами 800 на 2100 мм (порядка полутора «квадратов»). Основные элементы теплообменника — трубки, которые могут изготавливаться из различных материалов. Если дома имеются старые батареи или трубы для водопровода, то они сгодятся. Вообще, для создания решетки необходимо 15 труб длиной от 1,5 до 1,6 метра:

• Для отводящих и подводящих труб подойдут трубы из стали с диаметром один дюйм;
• Для змеевика — тонкостенные диаметром 16х1,5 мм.

Нагреватель, «питающийся» солнечной энергией, должен устанавливаться на раму. Для теплообменника ее можно изготовить из пары согнутых на специальном станке труб. В результате получаем раму размерами 600 на 2100 мм. Ее элементы соединяются посредством 15 труб, диаметр которых составляет 3/4 дюйма. В трубах, образующих раму, попарно просверливают нужное количество отверстий, находящихся напротив друг друга. Именно сюда вставляются 15 упомянутых труб. После этого теплообменник сваривается.

Полученная конструкция крепится к теплопоглощающему листу из оцинкованного железа. Его размеры должны составлять 800 на 2200 мм. Если с железом «не срослось», то можно использовать для этих целей подложку потемней из специальной резины. Крепление теплообменника к листу осуществляется с использованием проволоки. После чего каждый элемент конструкции красят в несколько слоев черной эмалевой краской.

Заводские изделия в обязательном порядке комплектуются коллекторами. В данном же случае придется сделать его самому. Он являет собой деревянный усиленный ящик. Кстати, может использоваться не только дерево. На дно ящика укладывают теплоизоляционный материал. Сверху на нем располагают теплообменник с листом. Каждый элемент системы должен закрепляться хомутами из стали. Обязательно требуется застекление коллектора, герметизация швов, защита от непогоды (откидные металлические или деревянные крышки).

Для того чтобы вода циркулировала в системе естественным образом, коллектор располагают ниже места крепления бака. Поэтому вода в нем не остывает даже в ночное время суток. Холодная же вода будет скапливаться в нижней части (нижних трубах) системы. Для бака вполне подойдет обычная стальная бочка. Главное — правильно организовать теплоизоляцию накопителя. Тогда будет возможность нагревать воду до семидесяти градусов. При условии, что солнце царствует на небе с самого утра, и нет ни малейшего намека на облачность.

Солнечные водонагреватели от проверенных производителей

Экономическая выгода от покупки отопительного бойлера зависит от нескольких факторов:

• высокая стоимость;
• теплоотдача;
• срок окупаемости;
• время эксплуатации.

Не все солнечные водонагреватели одинаково функционируют. При применении установок, сделанных из дешевого и некачественного сырья, можно столкнуться с проблемами использования: упадет производительность, техника выйдет из строя раньше срока. Чтобы не столкнуться с разочарованием, нужно покупать технику проверенных производителей. Давайте выясним, каким производителям лучше доверять?

Пассивный солнечный водонагреватель

• Atmosfera – это украинский производитель, который создает вакуумные и панельные установки для круглогодичного нагрева воды и поддержки отопительных систем. Данные водонагреватели предназначены для устройств с вынужденной циркуляцией, обладают высокой теплоизоляцией. В корпусе присутствует место для установки контролирующих датчиков. Многие пользователи отметили высокую производительность систем в холодную и дождливую погоду. Купить бойлер можно от 20 тысяч рублей;
• Side – китайская компания наладила производство солнечных водонагревателей и сопутствующих устройств, нужных для обслуживания и подключения. На рынке можно найти трубчатые и панельные устройства, а также готовые решения для оборудования бассейнов, офисов, производственных площадок, больниц, школ. Бойлеры этого бренда пока только набирают популярность среди отечественных потребителей;
• Vaillant auroSTEP plus – солнечные коллекторы с отменным немецким качеством сборки и доступной ценой. Вы можете купить данную систему не меньше чем за 200 тысяч рублей, и обеспечить семью горячей водой на 3 человека;
• SunRain – еще одна модель китайского производства. Данные установки функционируют при уменьшении температуры до – 50 градусов. Производитель реализует горизонтальная и наклонная установка. Установки могут работать в течение всего года. Подсоединяются к выносной емкости. Цена трубчатых коллекторов составляет от 40 тысяч рублей;
• Viessmann Vitosol – немецкий производитель производит водонагревательное оборудование. Основным отличием от аналогов других производителей является качественная сборка, которая полностью соответствует завяленным требованиям. Также здесь присутствует антивандальная и противоградовая системы;
• ЯSolar – российская компания производит оборудования горячего водоснабжения под ключ. Комплектация состоит из накопительной емкости, контроллера, датчиков нагрева, насосной станции и воздухоотводчика. Солнечные коллекторы, выпускаемые под этим брендом, созданы для подсоединения в системы с вынужденной циркуляцией.

Соблюдение правил техники безопасности и рекомендаций по подсоединению солнечных водонагревателей – главное условия для ввода в эксплуатации установок. Если нарушить условия подсоединения, эффективная работа их не гарантируется.

Солнечный коллектор для дома, бассейна

Солнечный коллектор — это аппарат, в котором энергия солнечных лучей преобразуется в тепловую энергию теплоносителя. Теплоноситель переносит тепло от солнечного коллектора к нагревателям систем горячего водоснабжения и отопления. В качестве теплоносителя используют воду или не замерзающие жидкости.

Солнечный коллектор может иметь разную конструкцию. Существуют три принципиальных схемы устройства солнечного коллектора.

Плоский солнечный коллектор

Солнечный плоский коллектор представляет собой металлическую пластину — абсорбер, которая поглощает падающее на неё солнечное излучение. К пластине прикреплены медные трубки, по которым течет теплоноситель.

Пластину абсорбера покрывают слоем никеля, черной меди или другим материалом с высоким коэффициентом поглощения солнечных лучей, но с низким коэффициентом тепловых излучения. Такое покрытие называют селективным.

Некоторые производители выпускают адсорберы из двух сложенных вместе металлических листов. В листах выдавлены канавки, из которых при соединении листов формируются трубки коллектора.

Солнечные лучи нагревает абсорбер, от него тепло передается теплоносителю, температура которого увеличивается.

Абсорбер с трубками устанавливают в теплоизолированный плоский корпус. Сверху корпус коллектора закрывают стеклом. Для улучшения теплоизоляции обычно устанавливают стеклопакет с двойным или тройным остеклением. Стекло должно выдерживать удары града.

Чтобы остекление и поверхность адсорбера не запотевали, в корпусе коллектора оставляют отверстия для вентиляции.

Пластина абсорбера в плоском коллекторе со стеклопакетом может нагреваться до 190 оС.

Панель солнечного водонагревателя с параллельным расположением труб

В плоском солнечном коллекторе трубы, по которым циркулирует теплоноситель, обычно располагают вертикально. Применяют две схемы разводки труб — параллельную и змейкой.

Параллельная схема расположения труб имеет маленькое гидравлическое сопротивление. Коллекторы с параллельными трубами применяют в схемах подогрева воды с естественной циркуляцией теплоносителя.

Панель солнечного водонагревателя с расположением труб змейкой

Укладка труб змейкой позволяет получить чуть больший тепловой эффект, но при этом резко увеличивается гидравлическое сопротивление системы. 

Трубчатый вакуумный солнечный коллектор

Солнечный трубчатый вакуумный коллектор устанавливают на южном скате крыши

Солнечный вакуумный трубчатый коллектор может состоять из нескольких десятков стеклянных труб, в которых создан вакуум. Внутри вакуумных труб находятся трубки с теплоносителем.

На нижнюю часть поверхности труб нанесено зеркальное покрытие, фокусирующее солнечные лучи. А верхняя часть труб покрыта селективным слоем, который пропускает солнечные лучи внутрь, но задерживает отраженное тепловое излучение изнутри стеклянной трубы. 

Наличие вакуума значительно уменьшает тепловые потери, а зеркальное и селективное покрытия еще больше увеличивают эффективность коллектора.

Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Солнечный коллектор с тепловыми трубками внешне похож на вакуумный трубчатый, показанный на рисунке выше. Отличия находятся внутри стеклянных вакуумных труб.

В каждой стеклянной трубе коллектора имеется другая, герметично закрытая со всех сторон трубка с легко испаряющейся жидкостью — тепловая трубка. Верхний конец тепловой трубки является частью теплообменника, в котором циркулирует теплоноситель контура солнечного коллектора.

При нагреве солнечными лучами жидкость в тепловой трубке испаряется. Пары поднимаются вверх и конденсируются на поверхности трубки, прикрепленной верхним концом к теплообменнику. Процесс конденсации сопровождается передачей тепла теплоносителю.

Конденсат в тепловой трубке стекает вниз, снова нагревается, испаряется — процесс повторяется и идет непрерывно.

В солнечном коллекторе с тепловыми трубками каждая стеклянная вакуумная труба может быть легко отсоединена и, при необходимости, заменена на новую.

Принцип действия солнечного водонагревателя

Для того чтобы изготовить работающий солнечный водонагреватель, нужно понять его принцип работы. Лучше всего рассмотреть схему работы водонагревателя на примере вакуумного водонагревателя промышленного изготовления. Такое устройство может подогревать воду даже в зимнее время при умеренных морозах. Всё, что для него нужно, это солнце.

Солнечный водонагреватель или коллектор представляет собой батарею из нескольких стеклянных трубок. Внешняя трубка изготавливается из кварцевого стекла. В ней находится ещё одна трубка, выкрашенная в чёрный цвет. Во внутреннюю трубку закачивается вещество, которое испаряется при низкой температуре. Между внешней и внутренней трубками откачан воздух, то есть, создан вакуум. Это необходимо для того, чтобы избежать потери тепла и исключить воздействие окружающей среды. Внутренняя трубка поглощает солнечное излучение и, за счёт испарения рабочего вещества передаёт тепло в воде, циркулирующий во внешнем контуре.

Функционирование вакуумного солнечного водонагревателя состоит из следующих этапов:

• Рабочее вещество во внутренней трубке под действием солнечного тепла переходит в парообразное состояние. Пар поднимается в верхнюю часть;
• Через стенки этой трубки рабочее вещество контактирует с водой, которая проходит по медному коллектору в верхней части водонагревателя. В результате рабочее вещество нагревает воду в коллекторе;
• Рабочее вещество охлаждается, переходит в жидкое состояние и стекает вниз трубки;
• После этого цикл повторяется;
• Вода, которая была нагрета в медном коллекторе, проходит по змеевику бойлера и подогревает воду во внутреннем контуре. И эта вода уже используется для отопления или ГВС.

На изображении ниже показана схема работы вакуумного солнечного водонагревателя.

Принцип работы вакуумного водонагревателя

Кварцевое стекло, из которого выполняются вакуумные трубки, имеет способность пропускать ультрафиолетовые волны. В результате внутренняя трубка и вещество в ней могут поглощать солнечную энергию в облачный день и холодное время года.

Медную трубку змеевика чаще всего припаивают к пластине из меди (или другого металла с высокой теплопроводностью) или запрессовывают в неё. Эта пластина вместе со змеевиком выкрашивается в чёрный цвет, чтобы лучше собирать солнечное тепло. Лицевая сторона плоского коллектора защищена прочным стеклом. Все стыки должны быть промазаны термостойким герметиком.

Плоский солнечный водонагреватель

Этот вариант плоского солнечного водонагревателя не такой дорогой, как вакуумный. Естественно, что его эффективность существенно ниже. Он эффективно работает только в летнее время года и в безоблачную погоду. Такая конструкция может быть собрана своими руками. Некоторые также делают ещё один вариант. Устанавливают обычный электрический водонагреватель, а питание для него вырабатывают солнечные батареи. А также получается бесплатное отопление или ГВС. Такая система может работать круглый год, но здесь потребуются более дорогое оборудование, а значит, более ощутимые первоначальные вложения.

Как выбрать устройство для бассейна

В системе нагревания воды для бассейна можно использовать любой вид и конструкцию солнечного водонагревателя. Для того чтобы перемешать воду в бассейне и обеспечить его нормальной циркуляцией, потребуется установка в систему циркулярный насос, что поможет повысить коэффициент полезного действия установки, а для владельца бассейна создаст наилучшие условия для того, чтобы использовать бассейн. Вы можете включить в систему накопительную емкость, а можете создать контур и без нее, но в таком случае в качестве накопителя воды будет сам бассейн.

Основными критериями для подбора водного нагревателя в бассейн являются:

1. Расположение нагревателя для воды, а также его ориентация в пространстве.
2. Разновидность устройства (и его стоимость).
3. Местоположение бассейна (на открытом пространстве, внутри помещения).
4. Объем чаши бассейна (размеры геометрии и глубина).
5. Активность пользования бассейном (насколько периодично и количество пользователей).
6. Период пользования (периодически, по сезонам, круглый год).
7. Нужный режим температуры воды внутри бассейна.
8. Система снабжения бассейна водой (разновидность контура, пропускная способность и остальные характеристики технического характера).

Во время работы водного нагревателя есть вероятность потерять тепловой энергии, которые могут произойти при:

• Испарении жидкости на каждом участке системы.
• Пользовании бассейном (купании людей).
• Выполнении работ профилактического свойства, а также ремонте системных устройств.
• Из-за теплопроводности ограждающей конструкции бассейна и разности температуры воды, воздуха и конструкцию

Итак, если опираться на критерии подбора устройства, условия пользования и с учетом вероятности потерь во время работы нагревателя можно подобрать модель из любой ценовой категории, компании-производителя и на основании реальных отзывов пользователей, которых достаточно в Интернете и технических изданиях.

Процесс самостоятельного изготовления солнечного водонагревателя

Попробуем разобраться, как можно создать для домашнего пользования солнечный водонагреватель своими руками.

Водонагреватель своими руками

В первую очередь, определимся с устройством. Оно будет состоять из:

• Специальной платформы, на которой впоследствии можно закрепить конструкцию;
• Из большого бака для воды;
• Системы труб (для ввода и вывода из системы имеющейся воды), а также из змеевика.

Для того чтобы создать эффективный и надежный прибор, нам потребуются следующие материалы:

Специальная рама – постамент. Она изготавливается из металлических профилей и имеет пространственную конструкцию;

Герметичный бак. Желательно, чтобы он был изготовлен из нержавеющего материала. Таким образом, вы сможете существенно увеличить сроки службы вашего водонагревателя, а также значительно повысить его прочность.

Медные трубки. Толщина таких трубок составляет приблизительно 2,5 сантиметра. Выбирайте именно медь, поскольку это материал достаточно пластичный, и ему без труда можно придать любую необходимую форму

Также очень важно и то, что медь обладает отличной теплопроводностью;

Трубопроводы. Подающий, а также выводящий воду из системы;

Специальный клапан

Он необходим для удаления из нашей будущей системы ненужного воздуха;

Прозрачный экран. Он потребуется для того, чтобы змеевик был надежно защищен от внешнего воздействия.

Для работы, в первую очередь, вам потребуется изготовить пространственную раму, которую нужно сварить из металлических профилей. Не забудьте обработать конструкцию специальными антикоррозийными средствами, а затем произвести ее окрашивание.

Следующий шаг – крепление бака. При помощи хомутов надежно прикрепляем наш бак к раме, обязательно проверяем прочность конструкции. Далее приступаем к изготовлению змеевика, придаем ему ту форму, которая будет для вашего прибора идеальной. Закрепляем змеевик на баке, прикрепляем его к раме.

Процесс крепления к баку также производится при помощи хомутов, а к раме – посредством резьбовых соединений. Высверливаем пару отверстий, соединяем с баком, предварительно нарезав резьбу в местах крепления и на самом змеевике. Все места соединений непременно следует обработать герметиком.

Следующий шаг – теплоизоляция бака. Обязательно проводим и утепление нашего трубопровода. Затем при помощи прозрачного экрана изолируем от влияний извне змеевик системы. Посредством резьбового соединения устанавливаем клапан для удаления воздуха.

Итак, наша система готова – осталось только установить ее в необходимом месте и проверить функционирование.

Как установить солнечную систему нагрева воды

• южная сторона здания;
• отсутствие видимых препятствий, загораживающих солнечные лучи: деревьев, близлежащих домов и т.д.;
• место должно быть удобным для дальнейшего обслуживания и ремонта системы.

• для лета — (широта + (широта — 22,5 градуса)) ÷ 2;
• для зимы — (широта + (широта + 22,5 градуса)) ÷ 2.

• Установка водонагревателя — коллектор монтируется с помощью специальной рамы, при необходимости меняющей угол наклона. Можно встроить гелиопанель в кровлю или поставить на ровной площадке. Допускается одновременное подключение нескольких модулей в единую сеть, посредством гидравлических переходников. При установке моноблока учитывают, что вес наполненного бака достигает 300 кг. В месте монтажа потребуется укрепить конструкцию крыши.
• БКН — бойлер косвенного нагрева необходим для всесезонных гелиосистем. В баке присутствует отдельный змеевик (располагается внизу) к которому, с помощью труб, подсоединяется солнечный коллектор. Ко второму теплообменнику подключается котел.
• Системы безопасности — в схеме монтажа солнечного водонагревателя трубчатого и панельного типа предусматривается:
  1. Устройство для сброса давления — узел, предназначенный защитить от закипания систему ГВС. Модуль подключен к канализации, через трубопровод. При перегреве теплоносителя срабатывает датчик, сбрасывающий горячую воду. Открывается клапан подпитки. В систему ГВС добавляется холодная вода.
  2. Защитить солнечную систему от закипания можно при помощи шторок, автоматически закрывающих абсорбер при достижении определенной температуры теплоносителя.

  Устройство для сброса давления входит в принципиальную схему монтажа солнечного водонагревателя трубчатого типа. Особенность работы этой гелиосистемы в высокотемпературном режиме нагрева. Вода греется до рекордных 60-80°C и может быстро достигнуть точки кипения. Чтобы не допустить перегрева используют группу безопасности.

• Насосное оборудование — необходимо системам горячего водоснабжения на солнечных коллекторах с принудительным движением теплоносителя. Циркуляционный узел включает: группу безопасности и насос. Оборудование подключается к автоматике солнечного коллектора.

• монтаж на высоте свыше 5 м выполняет персонал, имеющий допуск к высотным работам;
• во время составления проектной документации, производят расчет опорных конструкций с учетом возможных ветровых и других нагрузок.
• для компенсации тепловой нагрузки, расширительный бак выбирается с вместительностью не менее 15% от общего объема теплоносителя.
• используется предохранительный клапан, с пограничным значением не более 3 атм.

Принцип работы устройства

Принцип работы этого «горячего ящика», который превращает лучистую энергию в тепло основан на том, что утепленный деревянный ящик сверху накрывается стеклом, которое свободно пропускает солнечные лучи на внутреннюю вычерненную поверхность медных трубок. Вода в них стремительно прогревается до температуры +80оС.

Нагретая конструкция теряет тепло как через днище, так и через стекло, которому она отдает некое его количество путем конвекции и излучения.

Солнечный коллектор своими руками

В установке рекомендуется использовать насос, который будет прогонять теплоноситель из емкости в коллектор.

Исследования показывают, что «горячий ящик» с нагреваемой площадью немногим больше 2 м2 в солнечную погоду всего за четыре часа способен поднять температуру, например, бассейна объемом 2,5 м3 с +16 до +24оС.

Сборка самодельного солнечного коллектора

А как сделать такое устройство своими руками? Давайте рассмотрим конкретный пример из практики.

В основу короба коллектора был заложен, отживший свой век стол и половые доски. Для лучшей теплоизоляции и герметизации швы ящика стянуты струбцинами и промазаны клеем. Затем ящик окрасили в черную краску.

Предварительные работы

Прежде чем спаивать тепло-съемные патрубки, они тщательно зачищаются небольшим ершиком из латунной проволоки.

Трубки зачищаются и спаиваются

Далее высверливаем два отверстия под тепло-съемные патрубки, и для подгонки, по месту всухую собираем систему внутри короба.

Если все детали коллектора встали по месту как надо, систему разбираем и начинаем паять предварительно нанося на стыки паяльную пасту флюс. Серебристый отблеск флюса говорит о том, что необходимая температура достигнута – припой расплавился. После застывания припоя остатки флюса удаляются суконной салфеткой с еще неостывших поверхностей трубок.

Окончание процесса сборки

После окончания пайки коллектор снова примеряем по месту, испытываем на герметичность, закрыв один из патрубков глухой пробкой, а через другой подаем воду в течении 20-30 минут.

На прошедший испытания коллектор наносим два слоя автомобильного черного грунта и оставляем часов на 10-12 – сохнуть.

На дне короба, под устройство для нагрева воды, устанавливаем деревянные бруски, также покрытые черной краской, а на них помещаем установку фиксируя ее медными скобами. Далее на короб помещаем стекло и герметизируем его. По всему периметру дополнительно скрепляем плоскими пластиковыми скобами. Все. На этом сборка устройства для нагрева воды завершена. Как видите ничего сверхсложного здесь нет.

Вот такая короткая статья про самодельный солнечный коллектор получилась. Если понравилась — поделитесь с другом, соц. кнопки ниже. В следующий раз поговорим о системе геотермального отопления (тепловых насосах). Не пропустите, будет очень познавательно и интересно.

или