Солнечный водонагреватель – Своими Руками

Солнечный водонагреватель своими руками (30 фото)

Хочу показать свой самодельный солнечный водонагреватель сделанный своими руками. Возможно мой опыт будет кому то полезен.

Начну с того, что у меня кухня, находится в отдельном домике рядом с домом. В этой летней кухне стоит котел, от него отопление идет в дом, так же котел является и водогрейкой.

Зимой когда котел работает постоянно, еще нормально так, как горячая вода есть всегда, а вот летом если нужна горячая вода, то приходится разжигать котел. Летом в кухне и так парилка, а с работающим котлом вообще ужас.
Как то в интернете нашел видео, как люди делают солнечные водогрейки для летнего душа, но я решил пойти дальше и таким образом обеспечить дом горячей водой.
Водогрейки делал сразу 2 шт, купил лист УСБ 8 мм и распилил пополам, из одной половины получается 1 водогрейка.
Дальше всё показано на фото:

Сборка короба для водонагревателя.

Швы замазал герметиком.

На дно укладываем пеноплекс толщиной 20 мм, четко ложится 2 листа

Закупил ПВХ тройники, приступаем к пайке.

Поверх пеноплекса, уложил черную светонепроницаемую пленку, она состоит из двух частей, бумага и пленка, вообще это были пакеты для фотобумаги, когда то в своё время работал в фотосалоне. Во вторую водогрейку, вместо этой пленки на пеноплекс постелил фольгу и покрасил в черный матовый.

Устанавливаем тройники в короб, подгоняем шланги для воды.

Для более плотного соединения используем фум ленту и перед тем как одеть шланг, прогреваем его строительным феном и пока не остыл обжимаем хомутом. Хомуты использовал самые дешевые по 5 руб т.к. их требуется затянуть один раз.

Затем, красим всё в чёрный матовый. На покраску ушло примерно 1,5 баллончика краски.

Застеклил короб, стеклами из старых оконных рам. Стекла посажены на силикон.
В качестве резервуара использовал 200 литровую пластиковую бочку. Утеплил бочку вспененной теплоизоляцией.

По скольку, солнце губительно для этой изоляции, то поверх укутываем её ещё фольгой. Этот способ уже проверен временем и если не повредить фольгу, то изоляции ничего не будет.

Бочка уже с установленными в неё трубками из нержавейки. Подключил солнечный водонагреватель, все шланги, трубы утеплил вспененной изоляцией и так же поверх изоляцию укутал фольгой.

Сначала, думал, что циркуляция воды, будет осуществляться естественным путем, но так как это происходит очень медленно, было решено установить насос. Дома завалялся новый насос с печки от Газели, то его и было решено установить.

Насос питает блок питания на 6,7 В, 2,5 А, этого вполне хватает для прокачки воды. Насос работает в пол силы, а большего там и не надо.

Проследил когда солнце попадает на водогрейку, это примерно с 10 часов и до 17 часов. Установил механический таймер на это время и теперь насос работает только тогда, когда нужно. Конечно его приходится отключать в том случае если идет дождь или очень пасмурно, но это бывает редко, поэтому всё и так норм.

Вообще был зафиксирован максимальный нагрев воды в 51 градус.
Сейчас уже емкость запитана в систему, а именно в выход из котла. Теперь в случае если солнышко не нагрело воду, то можно включить котел. Через эту же трубу можно набрать емкость. Для увеличения давления был использован еще один насос от печки Газели. Теперь горячая вода есть почти всегда, покупаться можно даже утром, вода в бочке не успевает остыть за ночь. Да и в случае отключении воды у меня 200 литров запас есть.

Подведу итог: что бы я изменил в этой конструкции. Вода через водогрейку прогоняется принудительно, то можно было бы взять шланг для воды меньшим диаметром и уложить спиралью. Водогрейка стала бы ещё более эффективной.

Автор самоделки: Анатолий. г. Краснодар.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце. Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений. Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.

Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

К достоинствам системы можно отнести:

• большая надёжность;
• простая и понятная конструкция;
• довольно большой срок службы;
• простота монтажа;
• маленький вес;
• автономность работы;
• эффективность в эксплуатации;
• не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
• экономия на газе и электричестве.

Недостатками такой системы являются:

• высокая цена при покупке заводского оборудования;
• коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
• зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
• несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
• необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:

• низкотемпературные — работают при 50 градусах;
• среднетемпературные — температурный диапазон 80−90 градусов;
• высокотемпературные — способны доводить теплоноситель до состояния кипения.

Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.

Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:

• вакуумные устройства;
• плоские водонагреватели;
• гелиоконцентраторы.

Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.

Во внутренней трубке находится медный контур, в котором циркулирует теплоноситель — низкокипящий фреон, нагревающий конструкцию вакуумного гелиоколлектора. Процесс нагревания реализуется благодаря испарению технологической жидкости и передачи тепла рабочей жидкости, которая находится в главном контуре. Как правило, для этих целей используется антифриз.

Такая система может обеспечить работу при температуре до 50 градусов. Самостоятельно построить эту конструкцию достаточно сложно. В связи с этим самодельных устройств подобного типа существует очень мало.

Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.

Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала. Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры. Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.

Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.

Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева — абсорбер. Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении. Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.

Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами, а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.

Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

Принцип работы следующий:

1. 1. Нагретый антифриз от солнечных лучей движется по трубкам и через ветку отбора попадает в аккумулирующую ёмкость.
2. 2. Когда жидкость движется по теплообменнику, она передаёт тепло воде.
3. 3. После охлаждения антифриз снова попадает в нижнюю часть контура для повторного нагрева.
4. 4. Горячая вода поднимается в верхнюю часть ёмкости и отбирается для использования в различных направлениях (отопление дома, горячее водоснабжение и тому подобное). В ёмкости теплообмена пополнение количества воды происходит за счёт подключённого водопровода.
5. 5. Если система используется для отопления дома, то для движения воды в замкнутом контуре применяется циркуляционный насос.

Современные технологии позволяют использовать нагретый теплоноситель даже после того, как солнце скроется за тучами. Происходит это благодаря постоянному движению теплоносителя и наличию теплоаккумулирующей ёмкости.

Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов. Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок. Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.

Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева. Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель. Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.

С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора. Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус. Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.

Использование старого радиатора — ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины. Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время. Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.

Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.

Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня. Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.

Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий. Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками?

Солнце – экологически чистый, бесплатный источник энергии. Проблема его использования кроется в сложности преобразования. Потому средних размеров солнечный коллектор обойдется в несколько десятков тысяч рублей. Сегодня солнечный водонагреватель своими руками может собрать любой в домашних условиях.

Принцип действия

Изготовленные на заводе коллекторы могут нагревать воду даже зимой. Чтобы собрать аналог такого устройства дома необходимо понимать принцип его работы. Изготовленные в заводских условиях конструкции имеют презентабельный внешний вид.

Само устройство фактически является батареей – собирается оно из большого количества трубок. Обычно для сборки применяется кварц. Внутри каждого цилиндрического контейнера присутствует ещё один – окрашенный в черный цвет, наполненный веществом меняющим свое агрегатное состояние на газообразное при низких температурах

Из пространства между двумя стеклянными цилиндрами откачан воздух, создается вакуум. Таким способом удается решить сразу две задачи:

· избежать потери тепловой энергии;

· снизить влияние окружающей среды.

Стороны стеклянных трубок зафиксированы внутри коллектора имеющего горизонтальное расположение. По ним протекает вода. Под воздействием солнечного света трубы быстро, эффективно поглощают тепло. После чего энергия передается воде за счет испарения и обратного процесса – конденсации.

Алгоритм работы конструкции, изготовленной в заводских условиях, следующий:

1. происходит нагревание рабочего тела, вещество переходит в газообразное состояние;

2. пар становится легче воздуха, поднимается в верхнюю часть стеклянных цилиндров;

3. накопленная энергия передается воде, происходит нагрев;

4. пар становится жидкостью, возвращается в свое первоначальное состояние.

Водонагреватели часто подключаются к змеевику – косвенного нагрева. Это позволит нагреть теплоноситель для системы отопления дома.

Важная особенность кварцевого стекла – оно пропускает ультрафиолетовое излучение. Именно это позволяет добиться высокого КПД работы, преобразовывать свет в любую погоду (солнечную, пасмурную). Самостоятельно изготовить кварцевые цилиндры, откачать из них воздух в бытовых условиях практически невозможно.

Однако солнечный нагреватель воды своими руками сделать возможно. Необходимо лишь выбрать подходящее техническое решение. Наиболее простое – безнапорный водонагреватель с передачей тепла напрямую. Изготавливается корпус прямоугольной формы, его задняя стенка хорошо утепляется (можно использовать пенопласт). Рабочей поверхностью будет являться медный змеевик – он соединяется с накопительным баком.

Циркуляция жидкости в контуре происходит естественным образом. Теплоноситель нагревается напрямую. Температура возрастает постепенно. Такая конструкция в разы дешевле коллектора вакуумного типа, изготовить её не составит труда дома. Однако эффективность ниже в несколько раз.

Более дорогостоящая альтернатива – использовать обычный водонагреватель, запитанный солнечными батареями. Однако экономическое обоснование такого решения сомнительно.

Что потребуется для сборки?

Перед началом работ по сборке нужно будет подготовить все необходимое. Большая часть материалов доступа в обычно строительном магазине. Основной рабочий элемент – нагревательный контур. Необходимо выбрать подходящий материал, толщину трубок. От этого напрямую зависит КПД работы конструкции. Можно использовать следующее:

· медные трубки небольшого диаметра;

· полимерные трубы – черного цвета (ПВХ);

· радиаторы бытовые – из стали либо алюминия;

· обычные алюминиевые трубки.

Некоторые умельцы используют полноценный заводской теплообменник – снятый со старого холодильника. Это существенно упрощает процедуру. Но КПД конструкции будет мал. Хорошее решение – использовать медные либо алюминиевые трубки. Они отлично проводят тепло. Можно без труда найти в продаже подходящий диаметр, толщину. Но могут возникнуть проблемы с соединением отдельных труб. Требуется сварочный аппарат, навык работы.

Стальной радиатор – выгодное решение. Стоимость его невелика. Кроме того можно обзавестись таким бесплатно. Многие меняют в своих домах радиаторы на современные алюминиевые. Покрашенная черным батарея станет отличным теплосборником.

Необычное решение – садовый шланг. Творческий подход позволит использовать обычный черный гибкий пластик как полноценный коллектор. Учитывая низкую стоимость этого материала, такое техническое решение имеет право на жизнь.

Основание может быть изготовлено из различных материалов:

Каждый материал имеет свои преимущества. Проще всего работать с деревом – для сборки достаточно пилы, шуруповерта и саморезов (либо гвоздей и молотка). Однако такая рама будет подвержена коррозии при установке на улице. Необходимо будет провести антисептическую обработку. Альтернатива – металл. В продаже представлен большой выбор уголков, товаров иного сечения. Обработка занимает много времени. Но такая рама прослужит не один десяток лет.

Теплотехнический расчет

Стоит отметить: самым сложным, важным этапом является процесс теплотехнического расчета. Перед тем как приступить к выбору материала, сборке конструкции следует определить требуемую производительность, выполнить вычисления. Проще всего разобраться с расчетом на простом примере. Пусть на 1 квадратный метр коллектора в солнечный день вырабатывается 850 – 1000 Вт тепла.

При вычислениях обязательно учитываются тепловые потери – на обеих сторонах. Следует учесть показатель теплоизоляции утеплителя. Наиболее доступный, дешевый материал – пенополистирол. Величина коэффициента тепловых потерь составляет 0,05 Вт/м* 1 градус Цельсия. Даны следующие исходные данные:

· толщина материала – 10 см;

· разница температур между окружающей средой и теплоносителем – 50 градусов Цельсия.

Тепловые потери рассчитываются следующим образом:

0,05/0,1 * 50 = 25 Вт.

Следует удвоить данную величину – требуется обязательно учесть наличие боковых стенок, труб. В результате мы получаем приблизительную величину – 50 Вт с каждого 1 квадратного метра коллектора. Чтобы прогреть 1 л жидкости на 1 градус Цельсия понадобится приблизительно 1.1 Вт. Производительность составит: 850/1,1 = 772,72 кг * 1 градусов Цельсия.

Обозначенная выше величина означает, что рассчитываемая установка на каждый квадратный метр своей площади сможет прогреть 20 литров воды до температуры 35 градусов Цельсия.

Производительность водонагревателя вычисляется по специальной формуле:

W = Q * V * δT, где

· Q – величина тепловой емкости жидкости (воды либо другой);

· δT – показатель разности температур (рассчитывается на входе, выходе из установки).

Необходимо учитывать, что тепловая емкость различается – это табличное значение. Например, для обычной воды показатель составляет 1.1 Вт * 1 градус Цельсия. Согласно среднестатистическим показателем человек тратит 50 л воды в сутки. Для организации нормального горячего водоснабжения требуется нагреть воду до 40 градусов Цельсия. Воспользовавшись обозначенной выше формулой, рассчитываем затраты энергии:

W = 1.1 * 50 * 40 = 2 300 Вт.

Чтобы получить нужную нам площадь гелиоколлектора полученный результат следует разделить на суммарное количество солнечной энергии, выделяемой на 1 квадратный метр поверхности земли. Эти данные уже рассчитаны, представлены в справочной документации. Достаточно подставить нужный параметр.

Процесс сборки

Спроектировать схему солнечного водонагревателя своими руками не составит труда. Предварительно выбирается материал – в нашем случае это будет медь. Перед началом работы подготовим:

· лист меди толщиной 0,2 мм (площадь – 0,98 * 8 м);

· медную трубу диаметром 10 мм – 20 м;

· медную трубу диаметром 22 мм – 2,5 м;

· втулку с наружной резьбой диаметром ¾ дюйма – 2 штуки;

· заглушки с резьбой ¾ – 2 штуки;

· припой для пайки ПОС-40 – не менее 500 г;

· состав для придания абсорберу черного цвета;

· металлические мебельные уголки – 32 штуки;

· утеплитель (хорошо подойдет базальтовая вата – толщиной от 50 мм);

· рейки прямоугольного сечения 20 на 30 мм – 10 метров;

· оконное стекло толщиной 4 мм – 0,98 на 2,01 м.

1. используя труборез, нарезаем медную трубу на отдельные куски:

a. 2 штуки диаметром 22 мм и длиной 1,25 м;

b. 10 штук диаметром 10 мм и длиной 2 м;

2. в трубках толщиной 22 мм делаем 10 отверстий диаметром 10 мм – отступ между отдельными составит 10 см;

3. далее в отверстия вставляем отрезы труб меньшего диаметра – выступ внутрь не должен быть более 2 мм;

4. отдельные компоненты соединяются между собой.

Местам спайки нужно уделить большое внимание – внутри абсорбера создается давление. Дальнейший ход работ включает этапы:

1. устанавливаются заглушки по диагонали – используются имеющие диаметр ¾;

2. далее наворачивается штуцер на один из свободных входов, подключается компрессор;

3. создается давление 7 атмосфер – это позволит проверить герметичность соединения;

4. далее припаивается медный лист.

Добиться глубокого черного цвета можно без использования краски. Например, применив едкий натр (достаточно 60 грамм на 1 л воды). Важно помнить: такие вещества токсичны для человека.

После чернения изготавливается рама. Основные компоненты:

· боковые стороны – 0,16 * 2 м;

· верхняя панель – 0,18 * 1 м;

· нижняя панель – 0,17 * 1 м;

· пара опорных стоек.

Заготовленную рейку режут на части: 1,9 м – 4 штуки, 0.9 м – 2 штуки. Изготавливаем отверстия в панелях для вывода патрубков и вентиляции.

При помощи мебельных уголков аккуратно собирается опорная рама. Внутри неё располагаются перегородки. Чтобы избежать перекосов, нужно воспользоваться строительным угольником.

Дно устилается теплоизоляцией, поверх укладывается теплоотражающий материал. Хорошее решение – воспользоваться материалом обладающим устойчивостью к влаге.

Периметр аккуратно проклеивается резиновым уплотнителем.

Поверх укладывается оконное стекло, оно фиксируется специальным уголком заготовленным заранее. Чтобы избежать потерь – необходимо воспользоваться оконным уплотнителем. Он позволит сохранить энергию, минимизировать потери.

Разобраться, как сделать солнечный водонагреватель своими руками, можно без труда. Необходимо лишь запастись терпением, необходимыми инструментами.

Если вам было интересно, возможно вас заинтересует также статьи

Интересные видео по теме:

Источники:

http://sam-stroitel.com/solnechny-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html
http://oventilyacii.ru/otoplenie/solnechnyj-vodonagrevatel.html
http://zen.yandex.ru/media/id/5c2794c1753ad200a98be9c8/5ced635503f1e900b32c1614