Солнечный водонагреватель: история создания, конструкция, виды, технология самостоятельного изготовления

Солнечный водонагреватель

Пост опубликован: 8 мая, 2017

Солнечный водонагреватель – это техническое устройство служащее для нагрева воды используя для этого солнечную энергию в видимом и инфракрасном диапазонах.

Принцип действия

Солнечный водонагреватель – это вид солнечного коллектора, с той лишь разницей, что вода в водонагревателе используется по прямому назначению, а не служит теплоносителем для систем теплоснабжения.

Принцип работы солнечного водонагревателя основан на поглощении энергии солнечных лучей и передачи ее воде для дальнейшего использования.

Виды устройств

Солнечные водонагреватели различаются по:

  • Способу нагрева воды:
  • Прямого нагрева – в этом случае используется одноконтурная схема.

Водонагреватель (1) соединен с баком накопителем (2) посредством труб, по которым путем естественной циркуляции движется вода. Осуществляется подпитка системы холодной водой по мере расходования подогретой;

  • Косвенного нагрева – используется двухконтурная система.

При этом способе нагрева в системе водонагревателя циркулирует хладагент, а в баке накопителе установлен конденсатор (3), на котором жидкость, циркулирующая в замкнутом контуре нагревателя, передает полученную энергию воде. Вода, в свою очередь, циркулирует в контуре потребителя.

  • Способу обеспечения циркуляции воды:
  • Естественная – когда движение воды происходит из-за разности температуры в водонагревателе и у потребителя;
  • Принудительная – осуществляется путем установки циркуляционного насоса.
  • По конструкции:

Плоские

В этом случае установка состоит из несущего, с устройством теплоизоляции, каркаса и устройства для поглощения солнечной энергии (абсорбера). В качестве абсорбера используются медные трубки, с наружной стороны каркас закрывается стеклом. Данный тип конструкции наиболее распространен, по сравнению с прочими.

К достоинствам данной конструкции относятся:

  • Возможность применения для различных видов систем;
  • Надежность устройств;
  • Высокая эффективность устройств;
  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Длительный срок эксплуатации.
  • Низкий КПД установок;
  • В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Основой данной конструкции служит вакуумная труба состоящая из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними. Несколько трубок помещаются в единый корпус, а их верхние части помещаются в единый блок, по которому циркулирует вода из внешнего источника.

Солнечные лучи попадают на наружные трубки, которые являются абсорбером. В медных трубках, меньшего диаметра, нагревается специальная жидкость, которая нагреваясь начинает испаряться. Пар поднимается вверх, где передает свою энергию циркулирующей воде, после чего конденсируется и стекает вниз.

К достоинствам данной конструкции относятся:

  • Возможность круглогодичного использования;
  • Высокий КПД устройств;
  • Универсальность использования.
  • Срок эксплуатации непродолжителен, по сравнению с аналогами;
  • Подверженность разрушения под воздействием внешних факторов;
  • Большие габаритные размеры и масса устройств;
  • Нельзя эксплуатировать в регионах с отрицательными температурами наружного воздуха.

Средние цены

В связи с тем, что все большее количество жителей нашей планеты пытаются использовать в повседневной жизни альтернативные источники энергии для получения тепла, электричества и горячего водоснабжения, поэтому и предлагаемый ассортимент товаров достаточно широк.

Солнечные водонагреватели выпускают предприятия в нашей стране и за ее пределами. На стоимость установки влияет страна и фирма производитель, конструкция (плоский или вакуумный) водонагревателя, комплект поставки и регион приобретения.

Наиболее дешевый вариант обойдется покупателю в 1500,00 рублей, за эти деньги можно приобрести «Солнечный водонагреватель для бассейна» компании «Интекс» (Китай) со следующими техническими характеристиками: размер полотна водонагревателя — 1200 х 1200 мм, предназначен для использования с фильтр-насосами производительностью не более 9500 л/час, вес — 3.7 кг.

Солнечный водонагреватель «ДАЧА-ЛЮКС» (Россия) объемом 125,0 литров обойдется покупателю в 28850,00 рублей. В комплект поставки данного устройства входит: бак накопитель, комплект вакуумных трубок (15 штук), контроллер. Поглощающая площадь составляет — 2,35 м 2 .

Немецкую установку для горячего водоснабжения «АuroSTEP plus» можно приобрести за цену от 190000,00 до 450000,00 рублей, в зависимости от комплектации. За эти деньги покупатель приобретает: систему горячего водоснабжения исключающую возможность закипания (конструкции Drain-back), водонагреватель ёмкостью 150 – 350 л. и 1 – 3 солнечных коллектора.

Установка оборудована регулятором управления и дополнительным электрическим нагревателем.

Как видно из приведенных выше цифр, разброс стоимости очень велик, поэтому каждый потенциальный приобретатель может выбрать устройство в соответствии с предъявляемым к нему требованиям.

Какой выбрать для бассейна?

В системах подогрева воды в бассейне можно использовать любой из видов и конструкций солнечных водонагревателей.

Для перемешивания воды в бассейне и нормальной циркуляции воды, следует установить в систему циркуляционный насос, это повысит КПД установки, а для потребителя создаст более комфортные условия использования бассейна.

В систему можно включить накопительную емкость, а можно смонтировать контур и без нее, в этом случае накопителем будет служить сам бассейн.

Критериями выбора водонагревателя для бассейна являются:

  1. Месторасположения водонагревателя, его пространственная ориентация;
  2. Вид водонагревателя (стоимость устройства);
  3. Расположение бассейна (на открытом воздухе, в помещении);
  4. Объем бассейна (геометрические размеры и глубина);
  5. Активность использования бассейна (периодичность и количество человек);
  6. Период использования (круглогодично, сезонно, периодически);
  7. Требуемый температурный режим воды в бассейне;
  8. Система водоснабжения бассейна (вид контура, пропускная способность и прочие технические характеристики).

Работа системы подогрева воды для бассейнов работает по следующей схеме: датчик температуры установленный в бассейне определяет заданные параметры воды. При температуре ниже заложенной потребителем, по сигналу датчика включается циркуляционный насос и вода из бассейна поступает в теплообменник нагревателя, где ее температура повышается. Когда вода в бассейне достигает нужной температуры, контроллер отключает циркуляционный насос и нагрев прекращается. Если солнечный водонагреватель остывает, то клапаны перекрываются, вода в теплообменник не поступает.

Очень важно правильно расположить устройство, т. к. это отразится на эффективности его работы. При работе водонагревателя возможны потери тепловой энергии, которые происходят при:

  • Испарении воды на всех участках системы;
  • Пользовании бассейном потребителями (купании пользователей);
  • Выполнении профилактических работ и ремонте устройств системы;
  • В связи с теплопроводностью ограждающих конструкций бассейна и разностью температуры воды, конструкций и окружающего воздуха.

Опираясь на критерии выбора устройства, условия эксплуатации и учитывая вероятные потери при работе водонагревателя, можно выбрать модель из различных ценовых групп, фирм производителей и опираясь на отзывы пользователей, которых досточное количество в интернете и технических изданиях.

Как сделать своими руками простейший водонагреватель

Из поликарбоната

Один из вариантов изготовления солнечного водонагревателя предполагает использовать в конструкции сотового поликарбоната. Единственное требование к этому элементу конструкции – это светопропускная способность материала. Прочность также важная характеристика, но не является основной.

Из имеющихся материалов, это могут быть различные пиломатериалы или легкие профильные металлические элементы, изготавливается каркас устройства. Из медных трубок сооружается змеевик, предпочтительно в одной плоскости – это абсорбер устройства, по которому будет циркулировать вода.

На концах медной трубки монтируются штуцера для соединения подающей трубой и выходом подогретой воды. В качестве змеевика можно использовать подобную конструкцию от старого холодильника, но в этом случае, параметры змеевика холодильника определят геометрические размеры всего устройства.

Змеевик укладывается в корпус, вся конструкция утепляется теплоизоляционным материалом и с наружной стороны закрывается листом поликарбоната.

Водонагреватель монтируется на выбранном участке в соответствии с географическим месторасположением и подключается к подаче холодной воды и системе потребления нагретой воды.

Из пластиковых бутылок

Простейший водонагреватель использующий энергию солнца для нагрева воды можно изготовить из обычных пластиковых бутылок объемом 1,5 литра (или подобных).

Единственное условие, это однотипность этого элемента конструкции.

Важным условием работы такого устройства является герметичность и прочность соединений бутылок между собой. Оптимальным будет вариант, когда в донышке бутылки просверливается отверстие соответствующее по диаметру горлышку бутылки, что позволяет вставлять одну бутылку в другую. Для крепления можно использовать крышки от этих же бутылок, предварительно просверлив в них отверстия.

Соединяя подобным образом можно собрать несколько батарей, в каждой из которых будет по 3-4 бутылки. Количество бутылок в батарее выбирает каждый индивидуально.

В зависимости от количества бутылок в батарее и количества таких батарей, получаются геометрические размеры устройства, на основании которых изготавливается каркас водонагревателя. Каркас, как и предыдущем случае, можно изготовить из имеющихся под рукой материалов. Укладывается утеплитель и по возможности затемняется приемная поверхность (внутренняя поверхность нижней стенки каркаса).

В изготовленный каркас укладываются батареи бутылок, которые соединяются между собой таким образом, что верхние части батарей получаются подключены к подаче холодной воды от источника водоснабжения, а нижние части – к отводящей трубе с подогретой водой.

Лицевая сторона каркаса зашивается стеклом, поликарбонатом либо иным прозрачным материалом, хорошо пропускающим солнечный свет и сохраняющим тепло внутри устройства.

Для осуществления надлежащего нагрева воды следует установить запорные вентили на входящей и отводящей трубах.

Солнечный водонагреватель: Его можно сделать своими руками!

Да и окупаемость у нагревателей довольно быстра, буквально 2 года, и вы отобьете всю сумму обратно. В целом, на сегодняшний день существует всего несколько видов солнечных нагревателей воды.

Различие в них лишь в принципе работы, устройстве и других моментах. Конечно же, все эти различия сказываются на конечном результате. Давайте же более детально разберемся, какие нагреватели существуют и как они устроены.

Принцип работы солнечного водонагревателя

Для начала, давайте, разберёмся с принципом работы солнечных водонагревателей. Функционирование такого устройства рассмотрим на примере фабричной модели вакуумного водонагревателя. Он без проблем подогревает воду зимой. Производительность зимой, конечно, ниже, чем в летнее время. Конструкция водонагревателя – это батарея, которая представляет собой несколько стеклянных трубок из кварцевого стекла. В каждой такой трубочке находится медная трубка, выкрашенная в чёрный цвет. В этих внутренних трубочках находится теплоноситель. В стеклянных трубках создан вакуум для того, чтобы не было потерь тепла из внутреннего контура. Кроме того, вакуум защищает батарею от воздействия окружающей среды. Все трубки соединяются с горизонтальным коллектором, по которому циркулирует теплоноситель. Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию и отдают его воде.

Принцип работы солнечного водонагревателя
Функционирует эта система следующим образом:

  • Рабочая жидкость (в роли жидкости необязательно должна быть вода) под действием солнечных лучей испаряется, и пар поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
  • Пар контактирует через стенку с водой, которая циркулирует по коллектору. Пар отдаёт тепловую энергию, охлаждается и снова превращается в жидкость;
  • Под действием силы тяжести, жидкость стекает вниз и так цикл замыкается;
  • Коллектор водонагревателя соединяется с помощью трубопроводов с бойлером косвенного нагрева. Там уже подогревается вода, которая циркулирует в контуре отопления или водоснабжения. Теплоноситель циркулирует с помощью насоса.

Кварцевое стекло, из которого сделаны вакуумные трубки, пропускают ультрафиолетовые волны. Обычное стекло их задерживает. Благодаря пропусканию ультрафиолета солнечная энергия поглощается, когда пасмурно и в зимнее время года. Такую конструкцию в домашних условиях изготовить очень сложно.

Существуют водонагреватели с менее сложным принципом работы. В безнапорных водонагревателях передача тепловой энергии идёт без посредника. Обычно в их конструкции присутствует змеевик (медь, алюминий) на металлической подложке или без неё. Задняя стенка корпуса выкладывается теплоизолирующим материалов. Змеевик посредством трубопроводов соединён с накопительным баком. Змеевик и пластина (ещё называемая абсорбером) выкрашены в чёрный цвет для лучшего поглощения солнечных лучей. Сверху корпус накрыт стеклом, поликарбонатом и т. п. А также проведена тщательная изоляция, чтобы не попадали осадки, грязь, пыль.

Такой упрощённый водонагреватель эффективно работает только в ясную погоду. Но благодаря простоте конструкции такие водонагреватели чаще всего делают своими руками. Кроме того, есть ещё один вариант получить водонагреватель на бесплатной солнечной энергии. Устанавливаются солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. А на этом электричестве работает обычный водонагреватель. Такая система тоже может работать круглый год.

Особенности гелиосистем

В развитых странах практически в каждом доме можно встретить солнечные батареи – их используют в качестве дополнительной системы нагрева воды и отопления. Гелиобатареи легко подключаются к основной системе, давая возможность экономить на других ресурсах (таких как газ, уголь) до 60%.

Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.

Водонагреватели на солнечных батареях работают следующим образом. Теплоноситель, нагретый солнцем, поступает в теплообменник, расположенный в накопительном баке. Чаще всего используют баки-аккумуляторы с двумя теплообменниками, сделанными из меди (про

Первые в истории солнечные водонагреватели

Впервые водонагреватель, работающий от солнечной энергии, был разработан ещё в 1767 году. Его придумал обычный житель Швейцарии ─ Орас Бнедикт де Соссюр. В своём изобретении он смог добиться просто закипания воды. Но тогда это уже было успехом. И швейцарский изобретатель стал продавать свои водонагреватели.

Орас Бнедикт де Соссюр
В 1953 году в Израиле прибор был усовершенствован. Учёный Цви Тавор даже получил за это премию от премьер-министра страны. Эта незатейливая технология нагрева воды всё также популярна и в наш век.

Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

  • С естественной циркуляцией;
  • С принудительной.

В первом случае вода циркулирует благодаря своим физическим свойствам. При нагреве она увеличивается в объёме, плотность у неё снижается. В результате жидкость по трубкам поднимается вверх, а на её место поступает холодная вода. Для прохождения естественной циркуляции резервуар должен находиться сверху коллектора, а это не всегда удобно.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

  • Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
  • Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

  • Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
  • Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
  • Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.

Теплоноситель также может быть различным. Чаще всего используются вода, антифриз, масло. Можно ещё подразделить водонагреватели по общему принципу работы на пассивные и активные системы.

  • Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
  • Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Вакуумные гелиосистемы

Установить солнечный нагреватель воды своими руками вполне возможно, но сначала нужно разобраться с принципом его работы.

Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра.

Вакуум и медь благодаря хорошей теплопроводности позволяют воде закипать уже при 30 градусах. Установив солнечные нагреватели воды своими руками, можно эффективно отапливать дом даже в регионах с холодными зимами. Когда вода закипает, образовавшийся пар поднимается вверх и отдает тепло медному теплоприемнику, который передает его теплоносителю. Потом остывшая вода поступает вниз, и процесс начинается заново.

Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.

Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.

Солнечные коллекторы – это эффективный способ обогрева дома, который позволяет неплохо сэкономить на традиционной системе отопления. Также массовое использование гелиосистем позволит улучшить экологическую обстановку. Именно поэтому в последнее время все большее количество людей выбирает такой способ получения тепловой энергии.

Сферы применения и требования к установке

Итак, где применяются солнечные водонагреватели?

  • Горячее водоснабжение частного дома;
  • Отопление;
  • Подогрев воды для дачных бассейнов;
  • Горячая вода для нужд сельского хозяйства и промышленности.

Солнечный водонагреватель для отопления дома

Рекомендации по установке важно учитывать, поскольку от этого целиком и полностью будет зависеть эффективность работы водонагревателя. Перечислим некоторые рекомендации специалистов:

  • Местом монтажа могут служить крыша дома, фасад, балкон;
  • Панель водонагревателя обязательно должна смотреть на юг;
  • При установке панели следует сделать угол наклона, равный широте вашего региона;
  • Поскольку водонагреватель постоянно принимает солнечную энергию, при небольшом потреблении воды может образоваться застой, где теплоноситель вполне может нагреться до 300 градусов. Поэтому запрещено использовать трубы из пластмассы и оцинкованного железа. Лучше всего выполнять змеевик из меди или нержавейки;
  • Обязательно нужно сделать изоляцию нагревающихся элементов водонагревателя, чтобы случайно не обжечься;
  • При выборе крепежа и изоляции также следует учитывать возможность застоя теплоносителя и его сильный разогрев. То есть, материалы лучше выбирать с запасом прочности. Многие солидные производители температуру застоя пишут в спецификациях или на корпусе устройства. Ориентируйтесь на это значение;
  • Панели солнечного водонагревателя должны располагаться на открытом месте с максимальным освещением солнцем. Вокруг не должно быть никаких высоких предметов, отбрасывающих тень;
  • Для увеличения эффективности водонагревателя нужно проводить его крепёж на специальном стеллаже, если такую схему установки предлагает производитель;
  • При установке каждый вид нагревателя может иметь свои особенности. Тут нужно ориентироваться на рекомендации производителя.

Устройство теплообменника

Один из основный рабочих элементов системы – это теплообменник. Для небольшого садового домика достаточно будет теплообменника размерами 2200-700 мм (1,5 кв.м.). Материалы для изготовления этих трубок — разные. Можно взять водопроводные трубы или плоские батареи. Для подводящих и отводящих труб используются стальные трубы диаметром 1 или ¾ дюйма, для самой решетки (змеевика) теплообменника понадобятся трубы тонкостенные, с меньшим диаметром – где-то 16х1,5 мм. Для создания одной решетки теплообменника потребуется около 15 труб длиной около 1600 мм. Раму для теплообменника можно изготовить самостоятельно, согнув две дюймовые трубы на трубогибочном станке. Получившаяся рама должна быть размером 600х2100 мм. 12-15 кусков труб диаметром ¾ дюйма соединят элементы рамы. В трубах рамы через одинаковые промежутки сверлят необходимое количество отверстий попарно, друг напротив друга. После этого обрезки труб вставляют в отверстия рамы и сваривают теплообменник. Он готов. Есть еще один вариант, как можно сделать теплообменник. Некоторые мастера приспосабливают под эти цели змеевики старых холодильников. Эти змеевики снимают, тщательно промывают их от фреона и крепят потом в коллектор в качестве системы труб теплообменника. Получившуюся систему трубок, из чего бы она изготовлена ни была, крепят к теплопоглощающему листу 700х2200 мм, изготовленному из оцинкованного железа. Или используют вместо листа темную подложку из резины. К листу теплообменник крепят при помощи проволоки с двух сторон. В конце всего этого этапа теплопоглощающий лист (коврик) и теплообменник красят в 2-3 слоя черной эмалевой краской. Если теплообменник соорудили из старых батарей, их тоже красят черной краской.

Основные производители

Солнечные водонагреватели нашли широкое практическое применение во многих европейских странах, КНР, Турции, США, Израиле, Саудовской Аравии. Производство этой продукции в мире устойчиво растёт и вместе со спросом увеличивается число компаний в этом сегменте.

Давайте рассмотрим некоторые крупные фирмы, занимающиеся выпуском водонагревателей от солнечной энергии. Итак, топ-производителей на мировом рынке:

  • Итальянская фирма выпускает коллектора вакуумного типа KAIROS VT. Имеются модификации с 15 или 20 трубками;
  • Немецкий производитель предлагает три модели SKR21, SKR12, SKR6;
  • Ещё одна немецкая фирма, выпускающая модели с 6 или 12 трубками. Причём их можно объединять в блоки для увеличения мощности системы;
  • Sunrain Solar Energy. Это китайский производитель, который занимается выпуском солнечных водонагревателей;
  • И ещё одна немецкая фирма, которая предлагает два водонагревателя под марками Vitosol 200 и 300. Эти модели различаются конструкцией узла нагрева;
  • Итальянский производитель, выпускающий модель Ecotube.

Водонагреватель KAIROS VT

Здесь стоит сказать, что продукция этих фирм относится к высшему классу и обеспечивается гарантией, но по деньгам её позволить сможет не каждый. Поэтому большую часть спроса на рынке закрывают малоизвестные производители.

Цены и от чего они зависят?

Что касается конкретных цифр, то водонагреватели, выпускаемые в России, обойдутся примерно в 700─800 долларов США. Речь идёт о модели вакуумного типа. Примерно такие же цены на аналогичную китайскую продукцию. Водонагреватели немецких производителей стоят примерно 800─900 евро. Это дороже, но у них в комплекте идёт необходимый крепёж, а для изготовления коллекторов используется медь и нержавейка. Так, что деньги будут потрачены не зря.

Водонагреватель Viessmann Vitosol 200
На цену солнечного водонагревателя оказывают влияние следующие факторы:

  • Бренд;
  • Материал корпуса и теплоприёмника;
  • качество сборки;
  • способ укладки изоляционного материала и стоимость самого материала;
  • толщина стекла.

Естественно, что на цене отражаются конструктивные различия, о которых рассказывалось выше.

Используя солнечную энергию с помощью современных технологий, вы вполне сможете обеспечить горячей водой свой частный дом или садовый домик.
Причём вам нужно сделать начальные вложения, а затем установка будет работать бесплатно. Если хочется сэкономить, то сделать солнечный водонагреватель самостоятельно. Но фабричные системы, конечно, более надёжные и функциональные. Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Виды солнечных нагревателей и их устройство

Небесное светило является самым мощным источником энергии из тех, что известны человечеству. Солнечный свет может быть преобразован в электрическую и тепловую энергию. В этой статье нас будет интересовать именно тепловая энергия, которую от солнца мы получаем абсолютно бесплатно и она неисчерпаема. Такие устройства, как солнечные водонагреватели, позволяют преобразовывать энергию солнца в тепловую. Фабричные устройства обладают неплохой производительностью и позволяют организовать отопление частного дома. Есть умельцы, которые самостоятельно мастерят такие устройства. Водонагреватели, работающие от солнца, бесплатно нагревают воду для отопления жилища или для бойлера, где уже отдаёт тепло для нагрева воды, используемой для мытья. Такие устройства пользуются спросом у владельцев частных домов и дач. В этой статье мы поговорим о принципе действия солнечных водонагревателей, их видах, основных производителях и ценах.

Принцип работы солнечного водонагревателя

Для начала, давайте, разберёмся с принципом работы солнечных водонагревателей. Функционирование такого устройства рассмотрим на примере фабричной модели вакуумного водонагревателя. Он без проблем подогревает воду зимой. Производительность зимой, конечно, ниже, чем в летнее время. Конструкция водонагревателя – это батарея, которая представляет собой несколько стеклянных трубок из кварцевого стекла. В каждой такой трубочке находится медная трубка, выкрашенная в чёрный цвет. В этих внутренних трубочках находится теплоноситель. В стеклянных трубках создан вакуум для того, чтобы не было потерь тепла из внутреннего контура. Кроме того, вакуум защищает батарею от воздействия окружающей среды. Все трубки соединяются с горизонтальным коллектором, по которому циркулирует теплоноситель. Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию и отдают его воде.

Принцип работы солнечного водонагревателя

  • Рабочая жидкость (в роли жидкости необязательно должна быть вода) под действием солнечных лучей испаряется, и пар поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
  • Пар контактирует через стенку с водой, которая циркулирует по коллектору. Пар отдаёт тепловую энергию, охлаждается и снова превращается в жидкость;
  • Под действием силы тяжести, жидкость стекает вниз и так цикл замыкается;
  • Коллектор водонагревателя соединяется с помощью трубопроводов с бойлером косвенного нагрева. Там уже подогревается вода, которая циркулирует в контуре отопления или водоснабжения. Теплоноситель циркулирует с помощью насоса.

Кварцевое стекло, из которого сделаны вакуумные трубки, пропускают ультрафиолетовые волны. Обычное стекло их задерживает. Благодаря пропусканию ультрафиолета солнечная энергия поглощается, когда пасмурно и в зимнее время года. Такую конструкцию в домашних условиях изготовить очень сложно.

Существуют водонагреватели с менее сложным принципом работы. В безнапорных водонагревателях передача тепловой энергии идёт без посредника. Обычно в их конструкции присутствует змеевик (медь, алюминий) на металлической подложке или без неё. Задняя стенка корпуса выкладывается теплоизолирующим материалов. Змеевик посредством трубопроводов соединён с накопительным баком. Змеевик и пластина (ещё называемая абсорбером) выкрашены в чёрный цвет для лучшего поглощения солнечных лучей. Сверху корпус накрыт стеклом, поликарбонатом и т. п. А также проведена тщательная изоляция, чтобы не попадали осадки, грязь, пыль.

Первые в истории солнечные водонагреватели

Впервые водонагреватель, работающий от солнечной энергии, был разработан ещё в 1767 году. Его придумал обычный житель Швейцарии ─ Орас Бнедикт де Соссюр. В своём изобретении он смог добиться просто закипания воды. Но тогда это уже было успехом. И швейцарский изобретатель стал продавать свои водонагреватели.

Орас Бнедикт де Соссюр

Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

  • С естественной циркуляцией;
  • С принудительной.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

  • Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
  • Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

  • Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
  • Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
  • Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.
  • Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
  • Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Сферы применения и требования к установке

Итак, где применяются солнечные водонагреватели?

  • Горячее водоснабжение частного дома;
  • Отопление;
  • Подогрев воды для дачных бассейнов;
  • Горячая вода для нужд сельского хозяйства и промышленности.

Солнечный водонагреватель для отопления дома

Рекомендации по установке важно учитывать, поскольку от этого целиком и полностью будет зависеть эффективность работы водонагревателя. Перечислим некоторые рекомендации специалистов:

  • Местом монтажа могут служить крыша дома, фасад, балкон;
  • Панель водонагревателя обязательно должна смотреть на юг;
  • При установке панели следует сделать угол наклона, равный широте вашего региона;
  • Поскольку водонагреватель постоянно принимает солнечную энергию, при небольшом потреблении воды может образоваться застой, где теплоноситель вполне может нагреться до 300 градусов. Поэтому запрещено использовать трубы из пластмассы и оцинкованного железа. Лучше всего выполнять змеевик из меди или нержавейки;
  • Обязательно нужно сделать изоляцию нагревающихся элементов водонагревателя, чтобы случайно не обжечься;
  • При выборе крепежа и изоляции также следует учитывать возможность застоя теплоносителя и его сильный разогрев. То есть, материалы лучше выбирать с запасом прочности. Многие солидные производители температуру застоя пишут в спецификациях или на корпусе устройства. Ориентируйтесь на это значение;
  • Панели солнечного водонагревателя должны располагаться на открытом месте с максимальным освещением солнцем. Вокруг не должно быть никаких высоких предметов, отбрасывающих тень;
  • Для увеличения эффективности водонагревателя нужно проводить его крепёж на специальном стеллаже, если такую схему установки предлагает производитель;
  • При установке каждый вид нагревателя может иметь свои особенности. Тут нужно ориентироваться на рекомендации производителя.

Основные производители

Солнечные водонагреватели нашли широкое практическое применение во многих европейских странах, КНР, Турции, США, Израиле, Саудовской Аравии. Производство этой продукции в мире устойчиво растёт и вместе со спросом увеличивается число компаний в этом сегменте.

Давайте рассмотрим некоторые крупные фирмы, занимающиеся выпуском водонагревателей от солнечной энергии. Итак, топ-производителей на мировом рынке:

  • Итальянская фирма выпускает коллектора вакуумного типа KAIROS VT. Имеются модификации с 15 или 20 трубками;
  • Немецкий производитель предлагает три модели SKR21, SKR12, SKR6;
  • Ещё одна немецкая фирма, выпускающая модели с 6 или 12 трубками. Причём их можно объединять в блоки для увеличения мощности системы;
  • Sunrain Solar Energy. Это китайский производитель, который занимается выпуском солнечных водонагревателей;
  • И ещё одна немецкая фирма, которая предлагает два водонагревателя под марками Vitosol 200 и 300. Эти модели различаются конструкцией узла нагрева;
  • Итальянский производитель, выпускающий модель Ecotube.

Водонагреватель KAIROS VT

Цены и от чего они зависят?

Что касается конкретных цифр, то водонагреватели, выпускаемые в России, обойдутся примерно в 700─800 долларов США. Речь идёт о модели вакуумного типа. Примерно такие же цены на аналогичную китайскую продукцию. Водонагреватели немецких производителей стоят примерно 800─900 евро. Это дороже, но у них в комплекте идёт необходимый крепёж, а для изготовления коллекторов используется медь и нержавейка. Так, что деньги будут потрачены не зря.

Водонагреватель Viessmann Vitosol 200

  • Бренд;
  • Материал корпуса и теплоприёмника;
  • качество сборки;
  • способ укладки изоляционного материала и стоимость самого материала;
  • толщина стекла.

Естественно, что на цене отражаются конструктивные различия, о которых рассказывалось выше.

Используя солнечную энергию с помощью современных технологий, вы вполне сможете обеспечить горячей водой свой частный дом или садовый домик. Причём вам нужно сделать начальные вложения, а затем установка будет работать бесплатно. Если хочется сэкономить, то сделать солнечный водонагреватель самостоятельно. Но фабричные системы, конечно, более надёжные и функциональные.
Вернуться к содержанию

Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечные водонагреватели сородичи солнечных коллекторов, их отличие от них лишь в том, что первый прибор намного проще по своим характеристикам и его легко можно сделать из подручных материалов. Такой водонагреватель может легко нагреть большое количество воды благодаря лишь солнечной энергии, которая в нашем мире на данный момент совершенно бесплатна. Прибор буквально поглощает солнечные лучи, подавая нам горячую воду, это удобно для тех, кто любит экономить и особенно у кого есть дачный участок за городом.

История создания первого солнечного водонагревателя

В далёком 1767 году впервые в Швейцарии был изобретён первый прибор для обогрева воды. Создал его обычный работник Орас Бнедикт де Соссюр. Хоть и при всей своей возможной мощности он не мог добиться большего эффекта, чем закипание воды, прибор стал пользоваться большим успехом и вскоре создатель стал хорошо зарабатывать на продаже водонагревателей от солнечной энергии. Спустя много лет, в 1953 году доктор Цви Тавор усовершенствовал прибор, созданный в 1767 году. Благодаря чему, получил огромную премию по тем временным меркам — 1000 израильских лир. Премию вручил сам лично премьер министр страны и выразил свою благодарность. На дворе 21 век, но, не смотря на прошедшие годы солнечный водонагреватель, пользуется успехом у людей.

Как устроен солнечный водонагреватель

Особое внимание стоит уделить строению солнечного водонагревателя с вакуумным коллектором. Он считается одним из самых эффективных и долговечных.

    Наружный блок сделан из вакуумных коллекторов, работающих на солнечной энергии. В составе наружного блока вакуумные трубки, которые заранее покрывают селективным покрытием с внутренней стороны для большего эффекта отражения солнечных лучей, зачастую покрытие имеет 3−4 слоя. Эффективность работы и темп нагревания воды во многом зависит от качества селективного покрытия.

Внутренний блок состоит из резервуара (теплообменника). Отвечает за сохранение тепла в резервуаре, используется не только в солнечных водонагревателях, но и многих других, к примеру: котлах, работающих на электричестве или дизтопливе. Заранее нагретая вода при помощи наружного блока, поступает во внутренний блок, а далее идёт по трубам и используется для горячего водоснабжения в помещении или на улице, в зависимости от того куда идут трубы от резервуара.

Солнечные водонагреватели Подходят как для домашнего, так и для коммерческого использования. Горячее водоснабжение может использоваться как обеспечение индустриальным теплом наполнения совершенно любых ёмкостей. Во многих странах такие приборы пользуются популярностью в пищевой и текстильной промышленности.

Типы солнечных водонагревателей

Делятся на 2 подвида:

  • Активные
  • Пассивные

У первого вида задействован насос для быстрого темпа циркуляции жидкости, второй вид не имеет насоса и вода идёт под своим напором, как правило, медленным.

Пассивные системы работают благодаря естественной гравитации без помощи, каких либо посторонних приспособлений. Поток воды зависит от разной плотности холодного и уже нагретого теплоносителя. Гораздо дешевле на современном рынке в отличие от активного вида нагревателей и лёгкие в самостоятельной сборке. Во многом теряют свою эффективность из-за отсутствия насоса, так как циркуляция в системе минимальна.

Активные системы привлекают к себе большое внимание благодаря своим функциям и расширенным возможностям. Активные системы используют электрические насосы, а также такие немаловажные детали как клапаны и контроллёры для циркуляции теплоносителя. Обладают высокой эффективностью, но гораздо сложнее в самостоятельной сделке и дороже на рынке.

Активные системы делятся на несколько видов:

  • С открытым контуром.Имеют в своей сборке насос, который циркулирует воду через коллекторы. Имеют большую популярность в регионах с температурой выше ноля на протяжении всего года, но характеристики разрешают эксплуатация от -20 градусов по Цельсию.
  • С закрытым контуром.В системах такого типа в качестве теплоносителя нельзя использовать обычную воду, как правило, для этого предназначен водно-гликолевый антифриз. Такой тип солнечного водонагревателя передаёт максимально нагретую воду. Имеют широкое распространение в холодных климатически зонах, где температура чаще всего ниже ноля, так как имеют отличную защиту от замерзания воды.

Солнечный водонагреватель своими руками

Солнечный водонагреватель может работать вечно, все, что ему требуется для полноценного функционирования — это солнечная энергия и расход горячей воды. Но даже в случае отсутствия хозяев и неполноценного расхода нагретой воды, не стоит беспокоиться, она охладиться и снова поднимется нагреваться на первую ступень, и всегда будет на температурном режиме не менее 60 градусов. Делая выводы можно понять, что солнечный водонагреватель не зависит от третьих лиц и горячую воду вам никто кроме вас отключить не сможет.

Ниже приведён пример как сделать простой, но качественный и надёжный солнечный водонагреватель. Для того чтобы начать работу нам понадобиться:

  1. Большие трубы и медные трубки (можно использовать готовый змеевик);
  2. Рулонный утеплитель;
  3. Бак;
  4. ОСБ (можно заменить другим видом древесно-стружечной плиткой);
  5. Листы меди;
  6. Стекло;
  7. Штуцеры, заглушки, дюбеля, саморезы, уголки;
  8. Чёрная краска.

Если все детали в наличии, можно тут же приступать к изготовлению солнечного водонагревателя.

Создаём абсорбер

Один из самых трудоёмких процессов при изготовлении прибора, если он пройдён, останется самая мелочь. Многие используют в качестве него уже готовый змеевик с холодильника, чтобы меньше делать и быстро получить готовый водонагреватель. Это большая ошибка многих, так как потом исправить сложившиеся проблемы из-за некачественной сборки гораздо труднее. Если же вы всё-таки решили использовать змеевик, тщательно промойте его. Мы же с вами обсудим вариант намного надёжнее и долговечнее. Приступаем к созданию абсорберу пошагово:

  1. Варим каркас абсорбера из 2 медных трубок, их диаметр не должен превышать 22 миллиметра. С одной стороны каждой трубы устанавливаем штуцер и заглушку, а с другой делаем 2 резьбы. Чтобы наглядно было понятно, что такое абсорбер представляем себе змеевик от холодильника.
  2. Делаем в трубах дырки, они должны быть чётко симметричны и располагаться на расстоянии 10 сантиметров друг от друга. Диаметр дырок не должен превышать 9 мм в диаметре.
  3. В полученные отверстия вставлять трубки и запаивать каждую, чтобы не оставались щели.
  4. Для того чтобы полностью убедиться что вся система получилась герметична, пропустите через её воду, в мессах где остались маленькие отверстия она обязательно просочиться.
  5. При помощи листа из меди делаем подложку под змеевик. Медь считается одним из самых долговечных материалов в современном мире, именно поэтому мы используем именно его. Привариваем 2 листа к змеевику и свариваем листы между собой. При желании можно окрасить лист в чёрный цвет, это повысит функциональность нагревания воды.

Корпус солнечного водонагревателя

  1. Первым делом нужно сбить ящик, который будет равный готовому абсорберу. Ящик должен быть без верха, а для того чтобы он был крепким и прослужил долго, в местах углов необходимо прикрутить при помощи саморезов железные уголки. Высота стенок должна быть в пределах 25 см.
  2. Следующим шагом в готовый короб необходимо застелить утеплитель, лучше выбирать рулонный, хорошо подходит изовер.
  3. Теперь нам понадобиться сделать слой, который будет отражать солнечные лучи. Это значительно повысит КПД водонагревателя. Благодаря этому шагу всё тепло останется в системе, и не будет просачиваться наружу.
  4. Готовый короб закрываем стеклом, все места стыков заполняем пеной или замазываем монтажным клеем.

Второй этап солнечного водонагревателя завершён.

Монтаж всей системы

Важный этап в изготовлении, здесь потребуется опыт в монтажной работе и терпение.

  • Берём любой бак и трубы, главное условие, чтобы всё было целым и герметичным.
  • Соединяем трубы и бак, затем выносим всю конструкцию на улицу на прямые солнечные лучи.

Лучше если вся система будет находиться на крыше, а водоподающие трубы будут идти в дом непосредственно от неё.

Конструкции солнечных водонагревателей

Технология использования солнечной энергии для нагрева воды во многих отношениях аналогична системам солнечного отопления зданий. Однако есть ряд характерных особенностей, которые создают потенциально лучшие условия для инвестиций в эту технологию.

Прежде всего, нагрузка на горячее водоснабжение в течение года сравнительно постоянна. Таким образом, коллектор и другие части солнечного водонагревателя будут работать при полной нагрузке максимально возможное время, экономя при этом топливо, что, в конечном счете, должно довольно быстро окупать высокую начальную стоимость системы.

Необходимо точно установить параметры СВН. За исключением случаев нестандартных применений расчетная нагрузка СВН должна приближаться к нормальной ежедневной нагрузке.

Для СВН не характерны проблемы колебания спроса, они могут быть значительно дешевле и проще солнечных отопителей.

Общей для систем солнечного теплоснабжения всех типов является проблема переменного поступления солнечной энергии. Однако и в этом отношении СВН часто имеют ряд преимуществ перед солнечными отопительными системами, т.к. к режиму приготовления горячей воды предъявляются требования менее жесткие, чем к системе отопления потому, что есть значительная разница в продолжительный бессолнечный период между отложенной стиркой или принятием душа и разрывом труб отопления, а если еще и согласиться с некоторыми неудобствами и неустойчивостью работы, то систему СВН конструктивно можно еще значительно упростить.

Для обеспечения постоянной нагрузки на горячее водоснабжение в системе необходимо предусмотреть установку вспомогательного нагревателя. Самым простым является обычный водонагреватель с автоматикой, который надежен и прост в обращении. Его задача — устранение разницы между температурой воды, поступающей из солнечного нагревателя и постоянной температурой воды, задаваемой потребителем. Если солнечный водонагреватель полностью обеспечивает требуемую температуру, то вспомогательный подогреватель не включается. Поэтому управление такой системой проще, чем большинством отопительных систем.

Многие системы СВН не требуют дополнительных регуляторов, кроме термостата, поставляемого с обычным водонагревателем. Конечно, существуют системы СВН с особыми требованиями, но и с ними возникает меньше проблем, чем с системами солнечного отопления. Габариты СВН и капитальные затраты невелики, изделие сразу годно к эксплуатации. Все это делает их весьма привлекательными для установки.

Для того, чтобы наилучшим образом обеспечить нагрузки, необходимо в каждом конкретном случае применять наивыгоднейшую схему СВН, а это может потребовать ряда компромиссов. Например, одним из самых простых видов СВН является черный резиновый шланг, обогреваемый солнечными лучами. Регулируя скорость потока воды через него, можно получить струю горячей воды с постоянной температурой. Если эту воду использовать немедленно, то она будет практически бесплатна. Если же ее необходимо использовать вечером, то понадобится бак. При необходимости использования воды следующим утром к баку нужно будет добавить теплоизоляцию, чтобы вода не остыла за ночь. Если вода необходима в облачные дни, то понадобится увеличить размеры бака и толщину теплоизоляции. Для обеспечения бесперебойного снабжения горячей водой потребуется также и вспомогательный подогреватель.

Отсюда следует, что чем выше требования к СВН, тем более сложной и дорогостоящей становится система.

Другой аспект — особенность эксплуатации простых СВН — заключается в участии пользователя. Например, простой и вполне надежный в работе солнечный водонагреватель состоит из мелкого корыта, наполненного водой и закрытого прозрачной крышкой.


Рис. 1. Открытый корытообразный солнечный водонагреватель:
1 – труба для подвода холодной воды; 2 – переливная труба; 3 – вентиль;4 – выпуск горячей воды.

Однако этот нагреватель должен каждое утро наполняться и опорожняться днем или ранним вечером. Кто-то должен наполнить корыто, накрыть его крышкой, если солнце скрыто облаками, оценить степень нагрева воды и слить горячую воду для дальнейшего использования. Этот простой нагреватель будет неприемлем для большинства людей в качестве альтернативы их обычным водонагревателям, так как большинство привыкло получать горячую воду не задумываясь и не тратя усилий больше, чем это нужно для поворота крана.

Можно создать СВН, которые будут так же надежны, как и традиционные устройства. Однако по конструкции они будут значительно отличаться от нагревателя в виде простого корыта. Между этими двумя крайними случаями существует много нагревателей самых разнообразных типов, с разной стоимостью, с разной степенью участия пользователя, что является определяющими факторами при окончательном выборе системы.

Крупным недостатком нагревателя с плоским бассейном является необходимость использования его только в горизонтальном положении. В тропиках этот недостаток не имеет существенного значения, но в высоких широтах, где солнце не поднимается высоко над горизонтом, горизонтальный коллектор значительно снижает свою эффективность из-за отражения большей части энергии им самим. Зимой, когда солнце еще ниже над горизонтом, КПД коллектора уменьшается еще больше. Поэтому в более высоких широтах используются, как правило, наклонные коллекторы.


Рис. 2. Солнечный водонагреватель, объединенный с аккумулятором:
1 – стекло;2 – выпуск горячей воды;3 – впуск холодной воды; 4 – рабочая поверхность коллектора; 5 – разделитель потока воды.

Коллектор, изображенный на рис., размещен в плоском металлическом контейнере, окрашенном в черный цвет и имеющем покрытие из листового стекла. С одной стороны контейнер имеет выступающий резервуар для воды. Дефлектор внутри контейнера обеспечивает термосифонную циркуляцию, в результате которой нагретая вода из коллекторного отсека поступает в аккумуляторный отсек, а холодная вода со дна этого отсека поступает в коллектор. Аккумуляторный отсек нагревается в течение дня, а ночью теплоизолируется для уменьшения потерь тепла. Единственным крупным недостатком нагревателей объединенного типа (коллектор-аккумулятор) является их неспособность воспрепятствовать потерям тепла в облачную погоду или ночью. По этой причине почти все выпускаемые системы СВН имеют отдельный коллектор и отдельный бак-аккумулятор.

Одна из конструкций, применяемых в Израиле, Австралии, Японии, США (рис. 3) состоит из наклонного остекленного коллектора, отдельного, хорошо изолированного водяного бака-аккумулятора и теплоизолированных труб, соединяющих эти элементы.


Рис. 3. Типичная конструкция промышленного солнечного водонагревателя (герметичный вариант):
1 – горячая вода; 2 – вентиль сброса давления; 3 – слив горячей воды; 4 – запорный вентиль; 5 – вентиль подпитки; 6 – холодная вода; 7 – подача холодной воды; 8 – сливной вентиль.

Днище бака-аккумулятора располагается, по крайней мере на 300 мм выше верхней части коллектора. Такая компоновка исключает затраты дополнительной энергии для циркуляции воды в системе. Циркуляция происходит только вследствие естественной конвекции. При нагреве вода в коллекторе расширяется, становится менее плотной, поднимается вверх по коллектору и через трубу поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора. В результате более прохладная вода у днища бака вытесняется и перетекает по другой трубе в нижнюю часть коллектора. Эта вода в свою очередь нагревается и поднимается в бак. Пока светит солнце, вода будет постоянно циркулировать по этому контуру, все более нагреваясь. Вследствие того, что бак приподнят над коллектором, эффект опрокидывания циркуляции в результате ночного охлаждения теплоносителя в коллекторе сводится на нет, так как холодная вода просто скапливается в нижней точке системы (на дне коллектора), в то время как теплая вода остается в баке.

На практике нашли применение несколько конструктивных вариантов коллектора. Все они в своей основе представляют собой теплоизолированный ящик с одним или более прозрачным покрытием, в котором находится зачерненная металлическая теплоприемная панель с каналами для циркуляции воды через систему. В одном из вариантов СВН используется длинная, изогнутая по синусоиде трубка, по которой вода течет снизу вверх. Трубка коллектора припаяна к поверхности плоской металлической пластины, которая имеет большую площадь для поглощения солнечного тепла. В другом варианте коллектор имеет ряд параллельных труб, соединенных горизонтальными трубами в нижней и верхней частях коллектора. Кроме того, существует метод изготовления теплоприемной плиты коллектора путем соединения двух металлических пластин с рельефно отформованной сетью каналов между ними для прохода воды, получивший название метода «холодной прокатки». Этим методом можно получить сеть каналов любого вида. Вариантом этой технологии является поглотитель типа трубы в листе, в котором параллельные каналы в виде труб составляют единое целое с металлической пластиной и соединены между собой горизонтальными каналами вверху и внизу.

Вне зависимости от конструктивных деталей основными задачами при создании коллектора являются следующие:

  • обеспечение максимальной эффективности теплопоглощающей поверхности;
  • использование наилучших средств для быстрого и равномерного переноса тепла к потоку воды;
  • устойчивое и равномерное распределение воды в коллекторе;
  • невысокая стоимость и надежность установки.

Теплоприемные пластины коллектора изготовляются из: меди, алюминия, оцинкованной стали.

Теплоприемник коллектора имеет покрытие, повышающее его поглощательную способность. Самым простым и дешевым покрытием является слой черной краски. Однако приближающимся к идеальному будет одно из селективных покрытий, обладающих высокой поглощательной и очень низкой излучательной способностью, что сводит к минимуму вторичное излучение энергии.

Изоляция корпуса, в котором находится теплоприемная панель, не должна допускать больших потерь энергии, поступающей в установку.

Трубы, ведущие из коллектора в бак-аккумулятор, должны иметь хорошую изоляцию и создавать минимальные помехи циркуляции. В большинстве установок бак размещен рядом с коллектором для того, чтобы свести к минимуму длину труб и соединений. Изоляция труб помогает сохранить поглощенное коллектором тепло и поддерживать температурный напор между поступающей и отводимой водой с тем, чтобы не нарушить термосифонный эффект.

Бак-аккумулятор должен быть достаточно велик, чтобы вмещать двухдневный запас горячей воды.

Существенно и местоположение ввода в бак труб. Труба, подводящая холодную воду к нижней части коллектора, должна забирать ее из самой холодной, нижней части бака. Нагретая вода из коллектора должна поступать в верхнюю (самую теплую) часть бака. Выше впускного отверстия для отбора горячей воды должен быть оставлен объем для накопления полусуточного запаса самой горячей воды, так как вода, поступающая в данный момент из коллектора, не всегда будет достаточно горячей (облачный день, раннее утро) и не должна в этом случае охлаждать имеющийся в баке запас более горячей воды. Если вспомогательным источником тепла является погружаемый в воду электрический водонагреватель (общепринято для промышленных установок), то он должен устанавливаться ниже суточного объема воды в аккумуляторе. Это дает возможность подогревать только то количество воды, которое необходимо. Преимущество установки бака внутри помещения, помимо снижения требований к изоляции, заключается в том, что какое бы количество тепла не терялось, все оно поступит в жилое помещение, а не во внешнюю среду.

Местоположение, наклон коллектора и его взаимосвязь с баком являются важными факторами, которые в большой степени зависят от архитектурно-планировочного решения здания. Коллектор должен быть ориентирован строго на юг и наклонен к горизонтали под углом, равным широте места. Такая ориентация теоретически оптимальна для круглогодичной работы. В реальных условиях ориентация коллектора зависит от многих факторов. Например, если здание имеет крышу, на которой можно поместить коллектор, то, вероятно, это будет намного дешевле, чем возведение отдельной конструкции. Если при этом азимут и угол наклона коллектора отклоняются от оптимальных на 10. 15°, то уменьшение КПД не будет превышать 10% и его уменьшение легко можно будет компенсировать увеличением площади коллектора.

При установке коллектора термосифонной системы на крыше бак-аккумулятор часто помещают на уровне конька крыши, а иногда даже в ложной дымовой трубе. Конструкция крыши в этом случае должна быть способной выдержать такую нагрузку. Другие способы организации циркуляции воды применяются там, где указанные требования к установке невыполнимы.

В холодном климате СВН должен иметь надежные предохранительные приспособления против замерзания, а это усложняет его конструкцию по сравнению с обычной термосифонной системой, предназначенной для теплой погоды. Существуют три основных способа защиты коллектора:

  • съемное изоляционное покрытие;
  • устройство для слива воды;
  • применение антифриза вместо воды.

Наиболее распространенным средством защиты против замерзания является применение раствора антифриза в воде. При этом теплообмен между нагретым солнцем раствором и водой в баке-аккумуляторе осуществляется обычно с помощью трубчатого змеевика, погруженного в бак. Змеевик своими концами соединен с питающей и отводной трубками коллектора, при этом термосифонная циркуляция теплоносителя происходит по обычной схеме.


Рис. 4. Солнечный водонагреватель с теплообменником внутри бака:
1 – горячая вода; 2 – выпуск горячей воды; 3 – вентиль; 4 – подача холодной воды; 5 – холодная вода; 6 – обратный клапан; 7 – коллектор; 8 – теплообменник.

Ограничение, накладываемое термосифонным устройством на архитектурный проект, можно снять применением насосов, но при этом свобода размещения системы достигается дополнительными издержками.

Еще одним вариантом системы, в которой устранены проблемы замерзания, является коллектор Томасона, соединенный с небольшим насосом. Вместо прохождения по замкнутым каналам вода в этом коллекторе свободно стекает вниз по поверхности волнистого металлического листа. Внизу она собирается в желоб и самотеком поступает в бак-аккумулятор. Поскольку система не является герметичной, вода к потребителю также поступает самотеком, если не накачивается в водонапорный бак. Преимущество коллектора с открытым стеканием воды заключается в том, что вода сливается в бак-аккумулятор просто в результате отключения насоса. Вариантом использования этого принципа является коллектор Каваи, разработанный в Японии и состоящий из слоя ткани или волокнистого материала, который помещен между двумя металлическими пластинами. Вода медленно просачивается через коллектор, сливаясь снизу.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Человечество активно жжёт нефть, газ, уголь, торф, дрова и другие виды топлива, чтобы обеспечить себе комфортное существование, приготовление пищи и реализацию других потребностей. Тем самым оно засоряет атмосферу, отравляя природу в собственном доме. Замкнутый круг. Разорвать его можно, только используя альтернативные источники энергии, одним из которых является солнечный свет. Он поможет вырабатывать электричество, греть воздух или воду при помощи устройств, которые можно изготовить собственноручно.

Как работают солнечные водонагреватели, в чём выгода

Распространёнными способами использования энергии солнца в настоящее время являются два направления: выработка электроэнергии и прямой нагрев воды для хозяйственных и санитарных нужд. Накопленный опыт технических решений в этом направлении говорит об их достаточной эффективности, следствием чего становится значительная экономия затрат на отопление и горячее водоснабжение.

Солнечные коллекторы могут применяться для отопления и нагрева воды не только в летнее время, но и в течение всего года

Классификация солнечных водонагревателей

Устройства для утилизации солнечной энергии можно условно разделить на виды по разным признакам. Например, по применяемому способу циркуляции теплоносителя:

    Устройства, в которых используется естественная циркуляция. В этом случае нагретая вода, имеющая меньшую плотность, естественным образом поднимается по ёмкости и попадает в накопитель. Во избежание потерь тепла накопитель нужно изолировать с применением рулонных утеплителей. Характерными особенностями такого технического решения является вертикальное или наклонное расположение регистров нагрева и необходимость установки бака-накопителя выше уровня верхней части теплообменника.

Движение жидкости осуществляется не при помощи насоса, а за счёт разной плотности

Чтобы горячая вода не остывала, бак необходимо утеплить

  1. Вакуумные. Их устройство представляет собой колбу из кварцевого стекла, внутри которой располагаются элементы нагревательного устройства. Кварцевое стекло свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, что позволяет согревать воду до образования пара, а если применяется масло, то его температура может достигать 250–300 градусов. Воздух из колбы откачивается, что предотвращает рассеивание светового потока и повышает эффективность системы. Изготовить такой нагреватель в домашних условиях практически невозможно, а заводские изделия стоят довольно дорого. Но, учитывая высокую эффективность таких устройств, на такую трату можно согласиться, ведь они работают зимой, летом и в пасмурную погоду.

Вакуум является лучшим теплоизолятором, поэтому потери тепла в коллекторе минимальны

В конструкциях используются плоские панели

Классификация по типу греющего контура:

  • разомкнутые — это самая простая система для организации в доме горячего водоснабжения. При этом нагретая вода не возвращается в нагреватели, а расходуется на покрытие бытовых потребностей;
  • одноконтурные системы — подогретая в коллекторе вода после прохождения системы отопления возвращается обратно. Схема оборота воды из солнечного коллектора встраивается в отопительную систему и работает с принудительной циркуляцией через узел подмеса;

В одноконтурной системе потребляемая горячая вода циркулирует через солнечный коллектор и бак

Контуры циркуляции незамерзающей жидкости и расходной воды разделены

Ориентируясь по принципу действия, можно разделить водонагреватели на активные и пассивные:

    пассивные системы — приёмный бак всегда находится над коллектором, циркуляция воды происходит естественным образом. Устройство не требует дополнительного инструментального контроля. Недостатком такой системы является неравномерная работа и скачкообразные показатели по мощности. Применяется для временных установок типа летнего душа или сезонного использования в системе горячего водоснабжения дома или оросительных сетях для полива огорода;

Пассивные системы можно использовать только в летнее время

Солнечный водонагреватель активного типа может работать в любую погоду

Особняком стоят коллекторы воздушные, в которых преобразование энергии производится нагревом воздуха, естественным образом попадающего в атмосферу помещения. К недостаткам такого способа можно отнести ограниченность применения по времени года, поскольку летом такая функция не востребована.

Воздушный солнечный водонагреватель имеет самое простое устройство

Какой солнечный водонагреватель лучше изготовить своими руками

Выбор конструкции и вида солнечного водонагревателя зависит от назначения устройства. Простейшим по исполнению является летний душ.

Строительство летнего душа

Для устройства этого объекта нужно сделать кабинку. Можно использовать любой водостойкий листовой материал. Главное требование — удобство применения и прочность каркаса, поскольку ёмкость придётся размещать на крыше.

В качестве ёмкости можно использовать бак грузового автомобиля. Он идеально подходит по форме, окрашен в чёрный цвет и снабжён как заливным, так и сливным отверстиями. Параллельно с коллекторным баком устанавливается ёмкость для холодной воды, которую нужно защитить от воздействия солнечных лучей. Из дополнительного оборудования применяется только смеситель.

В качестве ёмкости для воды используется бак чёрного цвета

Летний душ с солнечным водонагревателем, сделанным своими руками, надёжен и экономичен

Горячее водоснабжение дома

Горячая вода в загородном доме нужна в холодное время года, поскольку летом в доме только отдыхают, остальные потребности удовлетворяются летней кухней, сезонным душем и бассейном, в которых можно просто устроить солнечные нагреватели.

Для межсезонья и холодного времени года использование солнечной энергии связано с дополнительными затратами на утепление коллекторов и трубопроводов к ним.

Монтаж водяного коллектора можно производить с использованием циркуляционного насоса, бойлера косвенного нагрева и приборов контроля за температурой и давлением в системе. В изолированном первичном контуре целесообразно использование в качестве теплоносителя минерального трансформаторного масла, имеющего большую теплоёмкость по сравнению с водой и пониженную температуру замерзания. Однако при любом теплоносителе в систему нужно встроить котёл дополнительного нагрева на случай сильных морозов. Для этой цели лучше применять индукционный нагреватель, который легко изготовить своими руками с использованием сварочного инвертора. Его включение в работу можно устроить в автоматическом режиме, если речь идёт о дачном доме без постоянного проживания. Индукционный котёл не является объектом поднадзорности технических служб.

Вода из бойлера косвенного нагрева может быть использована как в бытовых целях, так и на отопление.

Для горячего водоснабжения и отопления загородного дома лучше использовать двухконтурный коллектор

Расчёт мощности солнечного коллектора

По фактическим расходам считается, что для удовлетворения потребности одного человека в горячей воде требуется от двух до четырёх киловатт тепловой энергии.

Для примера произведём расчёт мощности для реальных условий Подмосковья.

  1. Основываясь на данных, приведённых в таблице поступления солнечной энергии в различных регионах России, площадь поглощения составит 2,35 м 2 .
  2. Показатель инсоляции для Подмосковья составляет 1173,7 киловатта в час с квадратного метра.
  3. Коэффициент полезного действия коллекторов составляет 0,67–0,8. Целесообразно использовать первый показатель, характерный для самодельных конструкций и устаревших моделей.
  4. Величина угла наклона будет использована оптимальная для региона. В первом приближении он должен быть равён величине географической широты места нахождения преобразователя.

Показатель инсоляции зависит от региона

Расчёт площади поглощения солнечной энергии для одной трубки, учитывая, что приведённая величина соответствует коллектору из 15 элементов: 2,35 м 2 / 15 шт. = 0,15 м 2 . Соответственно, приведённая величина для 1 м 2 составит: 1 / 0,15 = 6,67 (штук), то есть регистр коллектора указанной площади будет состоять из 7 трубок.

Рассчитываем тепловую мощность одной трубки, что позволит определить необходимое их количество для удовлетворения средней потребности в энергии. Получаемая от одного нагревателя мощность из расчёта потребления на день рассчитывается из соотношения: N = S * I * K, где:

  • N — мощность одной трубки;
  • S — площадь поглощения одной трубки;
  • I — показатель величины инсоляции для Подмосковья;
  • K — коэффициент полезного действия в минимальном размере.

N = 0,15 * 1173,7 * 0,67 = 117,95 киловатта в час на метр квадратный.

Средний показатель выработки энергии за сутки составит (с учётом продолжительности светового дня) для Подмосковья 0,325 киловатта в час. А годовая экономия с одного квадратного метра составит: 117,95 * 7 = 825,6 киловатта в час.

Таким образом, выработка тепловой энергии солнечным коллектором в 2,35 квадрата достигает 8 киловатт в день. Обратившись к началу, можно убедиться, что коллектор приведённой величины полностью отвечает потребностям в горячей воде для семьи из трёх человек.

Приведённая методика весьма условна, однако, как показывает практика, вполне достоверна для определения основных параметров коллектора.

Мощности одного коллектора достаточно для семьи из трёх человек

Подготовительные мероприятия

Приняв решение об изготовлении солнечного коллектора своими руками, необходимо осуществить ряд обязательных мероприятий по его подготовке:

  • произвести предварительный расчёт по указанной выше методике для определения конструкции и физических размеров устройства;
  • выполнить эскизный проект коллектора и водопроводной системы утилизации тепла, на его основании составить материальную ведомость;
  • закупить материалы, крепёж и недостающий инструмент.

Чем более внимательно выполняется этот этап, тем меньше придётся бегать впоследствии за недостающим.

Солнечный водонагреватель своими руками можно изготовить из различных материалов

Материалы и инструменты, технология сборки

Рассматриваем потребность в материалах и изделиях параллельно с описанием технологии изготовления солнечного коллектора. Такая работа может быть выполнена в следующем порядке.

Изготовление корпуса

Для этого понадобятся:

  • влагозащищённый материал для задней стенки. Это может быть многослойная водостойкая фанера, пластик или другие подобные материалы;
  • доска строганая хвойных пород 150х32 мм. Все детали из дерева нужно обработать антисептиками и противопожарными пропитками;
  • утеплитель рулонный;
  • степлер строительный для крепления утеплителя изнутри корпуса;
  • фольга алюминиевая для создания отражающей поверхности по утеплителю;
  • поликарбонат сотовый или монолитный по размеру корпуса толщиной 4 мм. Отверстия для его крепления должны располагаться не ближе 4 см от края листа, поэтому нужно учесть этот фактор при определении размера. Можно устанавливать с напуском. Желательно приобрести материал без защитного слоя от ультрафиолета, при этом нагрев будет происходить и в пасмурную погоду;
  • уплотнитель из пористой резины (лента — самоклеящаяся) под поликарбонат.
  1. Стенки из доски крепятся к задней стенке винтами самонарезающими длиной 50 мм при помощи шуруповёрта с шагом 25–30 см.
  2. Устанавливается утеплитель, крепление производится строительным степлером скобами не короче 10 мм.
  3. Поверх слоя утеплителя устанавливается отражающая поверхность из фольги.
  4. На торец досок корпуса наклеивается уплотнитель.

Фольга защищает утеплитель от теплового излучения абсорбера

Монтаж коллектора

Изготавливая этот ответственный узел своими руками, можно использовать стальные штампованные радиаторы от холодильника или отопления. Для этого необходимо:

  1. Перед установкой радиатор нужно окрасить чёрной матовой краской, используя кисть малярную или валик.
  2. Установить его в корпус через прокладки с зазором порядка 20 мм от задней стенки, закрепить самонарезающими винтами к задней стенке.

Радиатор устанавливается на фольгу

Для подвода воды можно использовать трубы ПВХ

По окончании сборки коллектора установить лицевую стенку из поликарбоната. При этом отверстия под винты должны быть на 1–1,5 мм больше диаметра винтов для компенсации теплового расширения.

Монтаж контура

Операция выполняется в соответствии с ранее разработанным проектом в следующем порядке:

  1. Выполнить разводку к бойлеру косвенного нагрева, подключить к патрубку его внутреннего контура, представляющего собой теплообменник.
  2. Провести разводку от бойлера к коллектору, предусмотрев установку циркулярного насоса и индукционного нагревателя.

В баке делают отверстия для входа и выхода теплообменника, ввода холодной воды и забора нагретой

В зависимости от типа конструкции может понадобиться установка датчиков температуры, ТЭНов, воздухоотводчиков

По ходу монтажа нужно определить высшую точку системы и установить на ней клапан стравливания воздушных пробок. В нижней точке нужно установить сливной кран для удаления теплоносителя в аварийных условиях.

Производя сборку системы, нужно применять материалы для уплотнения резьбовых соединений в виде льняной пакли или уплотнительного материала из фторопласта.

Сборка системы

Операция заключается в установке коллектора в корпусе на место постоянного расположения. Это должен быть южный склон кровли здания. Порядок выполнения работ:

    Поднять коллектор на крышу и закрепить его с нужным углом.

Коллектор устанавливается под углом

Видео: как самостоятельно сделать солнечный коллектор

Особенности использования солнечных коллекторов

Система отопления или горячего водоснабжение в доме постоянного проживания всегда находится под контролем, что позволяет использовать её с минимальным набором контрольных приборов. Всегда есть возможность вовремя отреагировать на изменения погоды или возникновение критических нарушений в её работе.

В условиях дачного дома нужно предусмотреть ряд блокировок от различных сбоёв, вплоть до полной безопасной остановки работы. Это предполагает использование дорогостоящей аппаратуры. Для дачного варианта также весьма полезной будет возможность установки дежурного режима, позволяющего поддерживать в помещениях минимальную необходимую температуру во время длительного отсутствия хозяев.

В замкнутых двухконтурных системах всегда сохраняется возможность использования нагретой воды из бойлера как для системы отопления, так и для бытовых нужд. Длительное отсутствие хозяев предполагает, что бытового расхода не будет, а автоматизация отопления — давно отработанная операция.

Использование солнечной энергии эффективно и целесообразно. Покупные водонагреватели могут стоить достаточно дорого, но их применение позволит сэкономить на электроэнергии. Кроме того, простую модель солнечного коллектора можно изготовить самостоятельно, из подручных материалов.

Солнечный водонагреватель: принцип действия- Инструкция +Видео

Солнечный водонагреватель: принцип действия. Это специальное устройство технического типа, которое используют для того, чтобы нагревать воду и для этих целей используется солнечная энергия в инфракрасном и видимом диапазоне.

Водонагреватель, работающий от солнца, является разновидности солнечного коллектора, но разница заключается лишь в том, что вода из нагревателя используют по прямому назначению, а не в качестве теплового носителя для системы теплового снабжения.

Принцип действия солнечного водонагревателя основан на том, что устройство поглощает энергию солнечных лучей и передает ее воде для использования в дальнейшем.

Разновидности устройств

Нагреватели воды, работающие от солнечной энергии, можно разделить по таким критериям:

  • Способу нагревания воды – прямой нагрев (используется одноконтурная система) и косвенный нагрев, при котором используется двухконтурная система.
  • Водный нагреватель соединен с накопительным баком благодаря трубам, по которым посредством естественной циркуляции движется вода. Подпитка осуществляется холодной водой по мере того, как расходуется подогретая. В этом способе нагревания в системе циркулирует хладагент, а в накопительном баке есть конденсатор, на котором жидкость, которая циркулирует в закрытом контуре нагревателя, передает энергию воде. Жидкость, в свою же очередь, будет циркулировать в контуре потребителя.
  • Способу обеспечения циркуляции – естественная (в этом случае движение воды происходит благодаря разнице температур в водном нагревателе и у потребителя), принудительного типа (выполняется за счет установки циркулярного насоса).
  • По типам конструкции (плоские и вакуумные).

Плоские

Такие элементы используют в системе с косвенным и прямым нагревом воды. В таком случае установка будет состоять из несущего каркаса с обустройством тепловой изоляции, а также из устройства для поглощения солнечной энергии (абсорбера). В роли последнего используются трубки из меди, а снаружи каркас закрывают стеклом. Такой тип конструкции самый распространенный по сравнению со всеми остальными.

К достоинствам такого солнечного водонагревателя для дачи отнесем:

  • Возможность использования для различных систем.
  • Надежность устройства.
  • Высокие показатели эффективности.
  • Неприхотливость к эксплуатации.
  • Длительный срок эксплуатации.

К недостаткам отнесем:

  • При повреждении невозможен частичный ремонт, только полная замена.
  • Низкий коэффициент полезного действия установки.

Вакуумные

Такие устройства используют в системе с косвенным нагреванием воды. В качестве основы такой конструкции используется вакуумная труба, которая состоит из разных трубок разного диаметра, которые помещены одна в другую с зазором из вакуума между ними. Несколько трубочек помещают в один корпус, в верхней части устанавливают в единый блок, по которому и происходит циркуляция воды из внешнего источника.

Лучи солнца попадают на трубки, расположенные снаружи, которые и играют роль абсорбера. В медных трубочках, которые меньше по диаметру, нагревается особая жидкость, которая при нагревании начинает испаряться. Пар поднимается наверх, и передает свою энергию воде, которая циркулирует, а после конденсируется и стекает вниз.

К достоинствам можно отнести:

  • Возможность использования устройства на протяжении круглого года.
  • Высокий коэффициент полезного действия.
  • Универсальность в пользовании.

К недостаткам отнесем:

  • Малый срок эксплуатации по сравнению с аналогами.
  • Подверженность разрушениям из-за воздействий внешних факторов.
  • Невозможно использовать в регионах, где наружный воздух имеет отрицательные температуры.

Как видите, у каждого из видов свои достоинства и недостатки.

Средняя стоимость

Из-за того, что большинство жителей планеты пытается перейти на использование в повседневности альтернативных источников энергии для того, чтобы получать тепло, электричество и горячую воду, предлагаем ассортимент товаров достаточно большой. Солнечные нагреватели воды выпускают предприятия РФ и другие производства за пределами. На стоимость солнечного водонагревателя для дома и его установку будет влиять компания-производитель и страна изготовления, тип конструкции (вакуумный или плоский), а также комплектация поставки и регион, в котором будет осуществлена покупка.

Самый дешевый вариант будет стоить 155 000 рублей, и за такую сумму у вас получится купить «Солнечный водонагреватель для бассейна» от Интекса (Китай), с такими техническими характеристиками – размер 1.2*1.2 метра, предназначается для использования с фильтр-насосом, производительность которого не больше 9400 л/час, а вес 3.7 кг.

Водонагреватель, работающий от солнца под названием «ДАЧА-ЛЮКС» (производство Россия), имеет объем в 125 литров и будет стоить 29 000 рублей. В комплектации поставки есть накопительный бак, комплект трубок вакуумного типа (15 штук), а также контроллер. Площадь поглощения составляет 2.30 м 2 . Установка германского происхождения для снабжения горячей водой «АuroSTEP plus» можно купить за 195 000 рублей, а в полной комплектации за 455 000 рублей. За такую сумму вы получите системы снабжения горячей водой, которая полностью исключает возможность закипания, а также нагреватель для воды с емкостью от 150 до 350 литров и от 1 до 3 солнечных коллекторов.

Установка имеет регулятор управления и дополнительный нагреватель электрического типа. Как видно из цифр, приведенных выше, разброс по стоимости достаточно большой, поэтому каждый покупатель (пусть даже и потенциальный) может выбрать такое устройство, которое будет отвечать предъявляемым требованиям и подходящим по стоимости.

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).

Работа подогревающей системы для бассейна будет по такой схеме – температурный датчик, который установлен внутри бассейна, будет определять заданные параметры воды. При температуре, которая ниже, нежели установленная потребителем, по сигналу датчика будет подключаться циркуляционный насос и вода из бассейна начнет поступать в тепловой обменник нагревателя, где температура будет повышаться. Когда вода внутри чаши достигнет требуемой температуры, контроллер автоматически отключает работу циркуляционного насоса и нагревание приостанавливается. Если водонагреватель солнечного типа остывает, то клапана перекрываются, и вода не будет поступать в тепловой обменник. Очень важно, чтобы устройство было расположено правильно, так как именно местоположение буде напрямую отражаться на эффективности его работоспособности.

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.

Как сделать простой водонагреватель своими руками

Из поликарбоната

Одним из вариантов для создания солнечного водонагревателя для дачи своими руками предполагает использование для конструкции сотовый поликарбонат. Единственным требованием для такого элемента конструкции является светопропускная способность материала. Хотя прочность является одной из важнейших характеристик, она не является основой.

Из тех материалов, что есть в наличии, могут быть использованы пиломатериалы или профильные легкие элементы из металла, которые потребуются для изготовления каркаса устройства. Из медных трубок делаем змеевик, причем желательно в одной плоскости – это и будет ваш абсорбер для водонагревателя, в котором будет происходить циркуляция воды. На концах трубок из меди установите штуцера для соединения подающей трубы и выхода нагретой воды. В роли змеевика можно использовать похожую конструкцию от ненужного холодильника, но лишь в том случае, если параметры змеевика от холодильного оборудования будут определять геометрические размеры устройства в целом.

Змеевик следует уложить в корпус, а после утеплить всю конструкцию при помощи теплоизоляционного материала и закрыть с наружной стороны листом поликарбоната. После этого водонагреватель устанавливают на заранее подобранном участке и в соответствии с географическим расположением, а далее подключают к водной подаче и системе сбыта нагретой воды.

Из пластика (бутылок)

Такая очень простая система нагрева воды от солнечной энергии допускает ее самостоятельное изготовления из привычных для всех пластиковых бутылок с объемом в 1.5 литра (или любого другого размера, но чтобы се были одинаковыми).

Также важным условием работы для такого устройства считается прочность соединений и герметичность бутылок между собой. Будет идеально, если на донышке бутылки будет просверлено отверстие, которое будет соответствовать диаметру горлышку от бутылки, чтобы получилось вставить одну бутылку в другую. Для крепления допустимо использовать крышки от тех же бутылок, в которых заранее должны быть просверлены отверстия.

В зависимости от того, какое количество бутылок будет собрано для солнечного водонагревателя в виде батареи и количества батарей, получатся геометрические размеры устройства, и на основании них можно будет делать каркас. Как и в предыдущем случае, каркас можно сделать из материалов, которые есть под рукой. После укладывайте слой теплоизоляции и по возможности затемните приемную поверхность (внутреннюю часть нижней стенка каркаса).

В готовый каркас остается уложить бутылочные батареи, которые будут соединены между собой так, что верхние части батарей будут подключены к подаче холодной жидкости от источника снабжения водой, а нижние к отводной трубе с нагретой водой. Сторона каркаса с «лица» должна быть зашита поликарбонатом, стеклом или любым другим прозрачным материалом, который хорошо пропускает солнечный свет и сохраняет тепло внутри устройства. Для приемлемого уровня нагрева воды требуется установить запорный вентиль на отводную и входную трубу.

Читайте также:
Уличный светодиодный светильник на солнечных батареях - обзор
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: