Как изготовить солнечный коллектор своими руками: Солнечный коллектор для нагрева воды своими руками

Солнечный коллектор для нагрева воды своими руками

В этой публикации представлены результаты объемных исследований блогера Сергея Юрко. Показаны 3 солнечных коллектора, изготовленные мастером своими руками и наиболее эффективный из них – так называемый 3 пленочный коллектор, он нагревает воду до 60 градусов. Есть более простой 2 пленочный, и он способен доводить воду до 55 градусов. Самый простой и самый дешевый 1 пленочный, но он обеспечивает прогрев только до 35 или 40 градусов.

Товары для изобретателей. Предновогодние скидки до 60%🔥Перейти в магазин Ссылка.

Стоимость одного квадратного метра этих примитивных коллекторов примерно в тысячу раз дешевле заводских аналогов, и поэтому возникает вопрос: а что же такого хорошего в фирменных коллекторах, что они стоят в тысячу раз дороже примитивных, которые может изготовить своими руками любой человек за несколько часов, потратив мизерные деньги.

Будем сравнивать простые коллекторы с дорогими заводскими моделями по эффективности, экономической целесообразности и другим характеристикам.

И далеко не всегда это сопоставление в пользу заводских устройств. Ролик на тему: сделаем простейшие солнечные коллекторы и посмотрим, на что они способны. А также выясним, при каких случаях имеет смысл отказаться от дешёвого солнечного тепла с этих примитивных конструкций, чтобы заплатив сотни или тысячи раз дороже, получить такой же эффект от более дорогих устройств.

Личный интерес автора ролика к теме основан на предположении, что заводские солнечные коллекторы являются эволюционным тупиком солнечной тепловой энергетики, поскольку, например, солнечные батареи за последние несколько десятилетий подешевели больше чем в сто раз и график показывает процесс снижения цен.

Возникает мысль, что эволюция солнечных коллекторов пошла не по тому пути и поэтому имеет смысл вернуться к самым простым технологиям.

3 простые конструкции коллекторов для нагрева воды от солнца

Черная пленка является единственной, из чего состоит 1-пленочный примитивный коллектор, то есть на пленку наливается вода и очевидно, что во время солнца это вода нагреется. Её можно купить на базаре в любом городе. Мастер приобрел три квадратных метра за 15 гривен. Стоимость коллектора выходит 15 евро цент за квадратный метр.

Но имеет смысл добавить еще одну – прозрачную пленку, которая покроет поверхность нагреваемой воды. Температура нагрева радикально увеличивается, поскольку вторая пленка останавливает испарение воды. Её продают на любом базаре для теплиц и из-за этого второго слоя стоимость коллектора увеличивается до 35 евро центов за квадратный метр.

Но есть еще и 3 пленочный вариант и дополнительная пленка тоже является прозрачной, она увеличит стоимость коллектора до 55 евро центов за квадратный метр.

Функция 3 пленки, как и у стекла заводского плоского коллектора, то есть между стеклом и черным абсорбером формируется слой воздуха толщиной несколько сантиметров, воздух является теплоизолятором.

Сколько пленок нужно для хорошего нагрева воды?

Экспериментальные измерения дали неожиданные результаты, поскольку оказалось что в нашем случае результат применения третьей пленки не является таким эффективным, как в случае заводского плоского коллектора – температура нагрева воды увеличивается, но всего лишь на несколько градусов. Причем наша тройка коллекторов может иметь разные конструкции. К примеру 2 пленочная – прозрачная полиэтиленовая пленка, продается на базарах в виде рукава. Вода заливается внутрь рукава, а роль нижней черной пленки выполняют черная поверхность крыши многоэтажки.

Аналогичное исследование, но с рукавом из не прозрачной, а черной пленки. Если вторая пленка черная, вариант предпочтительнее только при условии хорошей циркуляция воды через систему. Коллектор нагрел 100 литров воды до 66 градусов. Можно заметить несколько усложнений конструкции, в том числе лист пенополистирола толщинoй 3 сантиметра. но эксперименты показали, что теплоизоляция под коллектором увеличит температуру нагрева, но не радикально.

Эксперимент в августе с нагревом воды при температуре воздуха в тени 35 градусов показал, что пленочный коллектор на хорошей теплоизоляции нагрел воду до 63 градусов и в тот же самый момент другой коллектор нагрел воду до 57 градусов, хотя под ним теплоизоляции нет и его первая пленка лежит прямо на земле.

Дополнительные функции кустарного садового коллектора

Также интересно обратить внимание, что однопленочный коллектор во время дождя выполняет функцию сбора дождевой воды что для некоторых домов и местности может оказаться актуальным. кроме этого, 1 пленочные и 2 пленочные коллекторе ночью могут выполнять функцию градирни, то есть они отбирают тепло из воды, используемой для систем охлаждения. Можно использовать в режиме, когда днем через них циркулирует вода, которую нужно нагревать. а ночью коллектор охлаждает воду баков. днем вода из них используется для отбора тепла. в результате чего она нагревается. и поэтому следующей ночью ее нужно опять охлаждать коллекторами.

Интересно заметить, что высота воды в коллекторах может превышать несколько сантиметров. они являются одновременно и солнечным коллекторам и баком для горячей воды. То есть они работают как хорошо известная черная бочка на летнем душе.

Но очевидно, что после исчезновения солнца вода в коллекторе охлаждается. Для этого случая может оказаться интересным коллектор с тремя слоями пленки, вода в котором охлаждается медленно.

На фото. Стоимость заводских тепловых коллекторов в тысячу раз дороже представленных самодельных.

Статистика по измерениям эффективности самодельных и заводских солнечных нагревателей

1 августа проводил эксперимент по измерению производительности 2 пленочного коллектора. На протяжении солнечного дня измерял температуру воды и заносил в таблицу.

насколько эффективен нагреватель воды с пленкой

В следующий таблице интерпретация полученных результатов, в столбце количество теплоты, которую реально производил коллектор.

Описано в примечании фото, как рассчитывалось по результатам измерений температуры. В другом столбце количество солнечной радиации, которая попала на солнечный коллектор. причем важно заметить, что она зависит от угла солнца над горизонтом, точнее от синуса этого угла.

Интересно, что в данный временной промежуток производство тепла коллектором было больше, чем количество солнечной радиации.

но никакого парадокса нет, если обратить внимание на разницу температур. В это время температура воздуха была больше, чем воды в коллекторе, и поэтому она нагревалась не только из-за поглощения солнечной радиации, но и вследствие нагрева от более теплого воздуха. но в другие временные промежутки вода была уже теплее воздуха. причем, чем больше разница температур, тем больше тепловые утечки из воды в окружающий воздух. тем меньше полезного тепла производят коллектор. Можно прийти к выводу, что как только температура воды достигнет примерно 60 градусов, она прекратит нагреваться, поскольку упомянутые тепловые утечки сравняются с поступлением энергии Солнца в коллектор.

В правом крайнем столбце таблицы зафиксирована измеренная мощность нагрева коллектора на единицу площади, ее можно сравнить с столбцом с мощностью нагрева одного квадратного метра заводского коллектора в тех же условиях. Описано, как вычислял мощности. Один квадратный метр заводской модели имеет преимущество над такой же площадью самодельного только при работе на высоких температурах воды. а если нужно греть воду с температурой выше 60-70 градусов, то кустарный коллектор не сможет работать вообще. в то же время 1 квадратный метр самодельного теплообменника произведет тепла заметно больше, чем один квадратный метр фабричного, когда температура воды меньше температуры окружающего воздуха.

Результаты объясняются энергетическими характеристиками 2 пленочного коллектора.

А это оценка характеристик других типа примитивных нагревателей.

Приблизительные характеристики заводских плоских коллекторов, представленных в паспорте.

В интернете можно найти такие характеристики практически для любой марки. По таблице видно, что фирменный обменник тепла имеет преимущество по этому коэффициенту, благодаря чему он способен работать на высоких температурах. но с другой стороны самопальный коллектор работает намного лучше заводского в случае, если нужно подогреть воду с температурой ниже воздуха. Например, если нужно нагревать 10 градусную воду подземной скважины во время 30-градусной жары.

дело в том, что коэффициент корректнее называть не тепловыми потерями, а коэффициентом теплообмена. Поскольку если вода в коллекторе холоднее воздуха, то в коллекторе нет тепловых потерь, а наоборот, из более теплого воздуха в него поступает дополнительное тепло. Данный коэффициент интерпретируется так, что если разница температур между водой и воздухом увеличивается на 1 градус, то обмен тепла через каждый квадратный метр коллектора увеличивается на 20 ватт.

Эта характеристика (оптический КПД) показывает кпд преобразования солнечной радиации в полезное тепло в условиях, когда температура теплоносителя в коллекторе равна температуре окружающего среды. В примечании описано, почему у простейших коллекторов этот показатель немного лучше, чем у заводских. Но это указан кпд нового чистого коллектора, а примитивные очень чувствительны к грязи. Текст ниже описывает, как много грязи накапливается в них течение эксплуатации.

Грязь и пузырьки в простых самодельных коллекторах

* В воду 1-пленочного коллектора извне приходит очень много разнообразной грязи. В 2-х и 3-пленочных устройствах эта проблема выражается в пылевом налете на верхней пленке, и после высыхания воды дождя или росы эта грязь группируется в непрозрачные пятна, которые могут очень заметно уменьшить КПД коллектора. Но с другой стороны, есть несколько несложных способов удалять эту грязь после дождя.
* Из воды тоже выпадает много грязи в виде мелких хлопьев на поверхности воды или крупных хлопьев на дне. Эти выпадения усиливаются из-за нагрева воды.
* Также накапливается «белый налет» (на верху 1-й и низу 2-й пленки), который заметно снижает КПД. Он прикрепляется к пленкам очень прочно, т.е. потоком воды не удаляется (и щеткой он оттирается с большим трудом и не полностью). Возможно, это выпадение солей из нагретой воды, возможно, это последствия разложения полиэтиленовых пленок.
* Часть грязи в коллекторе может быть объяснена продуктами разложения полиэтилена вследствие УФ-радиации и высокой температуры. Обычно полиэтилен разлагается на перекись водорода, альдегиды и кетоны. В основном, это газы или жидкости, хорошо растворимые в воде. т.е. в осадок они вроде бы не должны выпадать.
* КПД коллектора также снижается из-за большого количества газовых пузырьков (диаметром до нескольких миллиметров на верху 1-й и низу 2-й пленки), которые выделяются при нагреве воды (При нагреве уменьшается растворимость газов в воде). Интересно, что при расположении коллектора на земле на его 1-й пленке пузырьков практически нет (но они есть на низу 2-й)
* Под 2-й пленкой могут образовываться большие пузыри, а также воздух в складках. Эти участки быстро запотевают, и это уменьшает КПД.
* На краях коллектора 2-я пленка может не прилегать к воде: на таких участках низ запотевает и поэтому плохо пропускает солнечную радиацию.
* В 3-пленочных коллекторах могут быть запотевания низа 3-й пленки. Это случается при неправильной установке 2-й пленки (из-за чего пар из коллектора может проникать под 3-ю пленку) или из-за её повреждений. В таких случаях нужно устанавливать 3-ю пленку так, чтобы ветер слегка вентилировал пространство между нею и 3 слоем.

Загрязнение воды коллекторов из-за разложения полиэтиленовых пленок

Это разложение будет из-за одновременного воздействия кислорода воздуха, ультрафиолетовой солнечной радиации и температуры 50-60 град. Полиэтилен разлагается на альдегиды, кетоны, перекись водорода и др.
При нагреве в коллекторе каждого 1 куб. м воды его полиэтиленовые пленки будут выделять порядка 1 г продуктов разложения (На 1 кв. м коллектора приходится около 100 г 1-й и 2-й пленок, и за время своей службы они выделят, по очень приблизительным оценкам, около 10 г «продуктов разложения» и нагреют порядка 10 куб. м воды). Но непонятно, сколько из этих 1 мг/ литр перейдет в воду, а сколько улетит в атмосферу, выпадет в осадок на дне коллектора и бака горячей воды, перейдет в тот «белый налет» (о котором я говорил в предыдущем тексте), не выйдет за пределы массы полиэтилена
Кроме того, непонятно благоприятное влияние на очистку воды вследствие ее пребывания и нагрева в коллекторе (а там из нее выпадает очень много осадка), а также вследствие пребывания в баке горячей воды. Таким образом, по приблизительным оценкам, в воду поступит 0,1-0.5 мг / литр продуктов разложения полиэтилена, которые распределятся между десятками хим. веществ с концентрациями по 0.001-0,1 мг на литр нагреваемой воды. Поскольку это недалеко от ПДК вредных веществ, консультация с СЭС лишней не будет. Например, согласно стандарту ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»:
– Есть ограничения по 13 шт. альдегидов – ПДК от 0,003 мг / литр до 1 мг / литр, например, ПДК формальдегида – 0.05 мг / литр, а самые жесткие требования к бензальдегиду – 0.003 мг / литр
– ПДК перекиси водорода – 0,1 мг / литр
– По 3 шт. экзотических кетонов тоже есть ограничения с ПДК 0,1-1,0 мг / литр

Выводы:

1) Если вода «застоялась» коллекторах, то концентрация «продуктов разложения» в ней будет в разы или десятки раз больше. Возможно, такую воду лучше выбрасывать.
2) Желательно использовать более тонкие пленки (они будут давать меньше «продуктов разложения»).
3) Пленки желательно как можно стабилизированные. Например, тепличная предпочтительнее обычной (не подкрашенной) полиэтиленовой, она стабилизируется против воздействия УФ-радиации. Другой пример: полиэтилен высокой плотности медленнее разлагается из-за высокой температуры, чем низкой плотности.
4) Отношение площади коллекторов к потребности объекта (в горячей воде) желательно как можно меньше. Т.е., например, при суточной потребности 10 куб. м горячей воды, станция с 50 кв.м. коллекторов дает загрязнение (концентрация вредных веществ) воды в десятки раз меньше, чем станция с 500 кв.м. коллекторов, в том числе и из-за более низкой температуры нагрева воды коллекторами, что уменьшает скорость разложения полиэтилена.
5) Если 2-я пленка коллекторов будет черная (а не прозрачная), то загрязнение воды должно быть в разы меньше (поскольку УФ-излучение проникает только в верхний слой 2-й пленки).
6) Можно подумать над таким вариантом работы солнечной станции, когда коллекторы нагревают
техническую воду, которая затем передает свое тепло через теплообменник чистой воде ГВС.

Какую лучше применять пленку для сбора солнечного тепла – черную или прозрачную ?

Оптический кпд заметно уменьшается из-за воздушных пузырьков и запотевания второго слоя пленки коллектора. это к тому, что кпд реально эксплуатируемого устройства по всему сроку эксплуатации окажется на несколько десятков процентов меньше. Поэтому не имеет смысла стремиться к дорогим пленкам с большой долговечностью, поскольку за несколько месяцев эксплуатации на них накопится столько грязи, что пленки захочется заменить. Из-за таких проблем с разнообразной грязью склоняемся к тому, что 2 пленка должна быть все таки непрозрачной, а черной.

У этого коллектора черная пленка и нет радикального уменьшения кпд из-за грязи. Но у него есть проблема – солнце нагревает только тонкий верхний слой воды. Тем не менее существует несколько вариантов решения проблемы, которые будут получены после исследований.

Важно иметь ввиду что ветер увеличивает коэффициент теплопотерь примитивных коллекторов, а в случае однопленочного это влияние ветра может быть радикальным, так как увеличиваются потери тепла из коллектора вследствие испарения воды и может дойти до того, что даже в идеально солнечный день, но при сильном ветре и низкой влажности 1-пленочный сможет нагреть воду только на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Кроме этого коэффициент к1 нужно увеличить на несколько десятков процентов, если под коллектором нет теплоизоляции и он лежит непосредственно на земле, на поверхности крыши и тому подобное.

Во 2 серии этого фильма сравниваются примитивные и заводские коллекторы по темам работы зимой, простоте подключения, экономической целесообразности, областям применения на практике.

Обсуждение здесь.

Вторая часть (о работе зимой)

3, 4 серии (техобслуживание)

Другие ссылки:
– Конструкция и технология того сверх дешевого солнечного нагревателя:

– Эксперимент с заливкой воды в рукав полиэтиленовой пленки:

Солнечный коллектор своими руками — как изготовить устройство? Подробная инструкция

Солнечный коллектор используется для поглощения энергии солнечного излучения, чтобы в дальнейшем она была концентрирована, преобразована и использована человеком.

Выработанная энергия применяется для:

1. Обеспечения нагрева воды и запуска систем отопления жилых помещений.
2. Обеспечения в бассейнах различного типа постоянно теплой водой.
3. Обогрева теплиц.
4. Для нагревания технологической воды, используемой в промышленности.

Принцип работы и область применения

Принцип действия

Конструкция и используемые для ее создания материалы направлены для максимально возможного потребления солнечной энергии. После чего она преобразовывается в тепловую, и передается для дальнейшего ее использования. Теплоносителем в данной системе может являться как воздух, так и специальная жидкость с незамерзающими свойствами.

Циркуляция его может быть естественной и принудительной.

Коллекторы используются в различных странах с любым климатом.

Область применения их достаточно велика:

1. Для дач, коттеджей и частных домов.
2. Различных производственных комплексов, независимо от рода деятельности и масштаба.
3. На автомойках, станций автозаправок.
4. В детских и медицинских учреждениях.
5. На объектах железнодорожного транспорта.
6. В гостиничных, торговых и развлекательных комплексах.
7. В заведениях общепита и офисах.

Преимущества и недостатки

Коллекторы имеют большой ряд преимуществ, к ним можно отнести:

1. Снижение расходов на обслуживание отопительной системы дома, и обеспечение его горячим водоснабжением.
2. Возможность получения обогрева дома и горячей воды при перебоях и временном отсутствии электроснабжения и подачи газа.
3. Снижение нагрузки на отопительную систему, вследствие чего происходит увеличение ее срока службы.
4. Экономия природных ресурсов и сохранение экологии.
5. Экологичность системы не оказывает негативного воздействия на человека.

Минусом можно назвать довольно высокую стоимость и непростой монтаж этого оборудования.

Виды

Можно выделить два вида этих устройств. Каждому из них свойственны определенные характеристики и принципы действия.

Плоский коллектор

Подобные коллекторы изготовляются в виде панели, размером до 2,5 метра, в центре которой помещается поглощающая пластина. Изготавливается она из теплопроводящих металлов, медь или алюминий самые используемые для этого. На нее нанесено покрытие, которому свойственно наличие низкого коэффициента излучения.

Это требуется для наибольшего преобразования солнечных лучей в виде тепловой энергии, при этом, в окружающую среду ее выход должен быть минимальным. Этот абсорбирующий слой соединяется с трубками. Именно по ним происходит циркуляция чаще всего пропилен-гликоля, который выступает в качестве теплоносителя.

Также, может использоваться антифриз или же вода. Под трубками расположен теплоизоляционный слой. Над поглотителем находится специальное защитное гелиостекло. Ему характерно минимальное содержание железа для наибольшей пропускной способности, а корпус усилен листовой сталью с теплоизоляцией или алюминием.

Используется этот вид для монтажа на скатных или же плоских крышах. Но его можно монтировать в любом месте и положении. Этот вид наиболее распространен и получил широкое использование для отопительных систем и для нагрева воды.

Трубчатый (вакуумированный)

Состоит он из отдельных трубок. Число их может быть от 5 до 30 штук. Каждая, из трубок по принципу действия представляет собой миниколлектор. Все они объединены в одну панель.

Внутри трубки находится еще одна такая же деталь меньшего размера. Между ними создан вакуум. Верхняя часть состоит из гелиостекла и выполняет функцию защиты. В нее встроена пластинка поглотителя, состоящая из меди или алюминия. Меньшая трубка находится под пластиной, в ней происходит циркуляция теплоносителя. Вакуум в этом случае играет роль теплоизолятора.

Такой солнечный коллектор действует значительно эффективней по сравнению с плоским, в условиях низких атмосферных температур. Но стоимость их значительно выше.

Трубчатый коллектор в свою очередь бывает двух видов, отличных по конструкции. Различают тип с тепловой трубой и прямоточный. Преимуществом первого типа можно назвать сохранение эффективной работоспособности при температуре до -30 градусов Цельсия, а в некоторых случаях даже до -40.

Отличительными особенностями прямоточного коллектора является возможность его монтажа в любом положении, а также минимальные теплопотери при работе.

Как сделать своими руками?

Устройство коллектора

Этот прибор для экономии энергии можно изготовить собственными руками. Вариантов исполнения в этом случае существует немало. Например, его можно сделать из оконной рамы, старого электрического бойлера, холодильника, и даже пластиковых бутылок.

Рассмотрим один из наиболее простых коллекторов, изготовленных при помощи деталей старого холодильника. Осуществлять такой коллектор будет подогрев воды для технических нужд.

Необходимые материалы и инструменты

Материалы:

1. Конденсатор, снятый со старого холодильника.
2. Брусья из дерева, 5/5 см.
3. Резиновый коврик.
4. Стекло (подойдет от оконной рамы).
5. Лист фольги.
6. Шурупы, гвозди.
7. Скотч.

Инструменты:

1. Молоток.
2. Шуруповерт.

Перед проведением работ, змеевик от холодильника необходимо промыть с использованием моющего средства и проточной воды. Это надо для его очищения от фреонового масла.

Далее, необходимо следовать инструкции:

1. Из брусков сбить каркас при помощи гвоздей, размеров немного больше, чем конденсатор.
2. В качестве задней стенке крепится резиновый коврик.
3. На дно каркаса с внутренней стороны надо уложить слой плотной фольги или фольгированного тонкого звуко- и теплоизоляционного материала.
4. Все щели, где происходит соединение фольги и корпуса, проклеить скотчем.
5. Для наибольшей жесткости и надежности, с обратной стороны коллектора прибить укрепляющие брусья.
6. В каркасе проделать отверстия, необходимые для вывода трубок змеевика.
7. Теплообменник крепится на тех же держателях, которые были сняты вместе с ним с холодильника.
8. Сверху накрыть стеклом подходящего размера. Герметизацию произвести при помощи скотча.
9. В каркас вкрутить несколько шурупов с внутренней стороны, которые будут препятствовать сползанию стекла.
10. Коллектор необходимо поставить под углом и для естественной конвекции загнуть верхнюю трубку вверх. Накопительный бак при этом должен находиться выше уровня коллектора.
11. Если обе трубки опустить вниз, то понадобится принудительная конвекция. Осуществить ее можно при помощи небольшого аквариумного насоса. При таком устройстве, расположение бака не будет иметь значения.

Для увеличения эффективности самодельного коллектора, можно использовать автомобильный радиатор, заменив им конденсатор.

Испытания показали, что этот агрегат способен за два часа работы нагреть около 20 литров воды на 20 градусов. Температура окружающей среды при эксперименте составляла +25 градусов Цельсия.

Конечно, такое устройство имеет низкое КПД и вероятность выхода из строя из-за завоздушивания теплообменника, но тем не менее, оно приносит определенную пользу.

Поскольку, солнечные коллекторы имеют эффективность, которая зависит от отражающей способности и поглощающей особенности материала, для увеличения этих особенностей были придуманы специальные покрытия.

Каждое из них подходит к определенному материалу, на который они будут наноситься. Есть покрытия для меди, алюминия и др. Нанесение их осуществляется довольно сложным способом, поэтому они не имеют широкого доступа.

Советы

1. При выборе коллектора надо учитывать, что вакуумные его модели более хрупкие по сравнению с плоскими, но при повреждениях значительно проще починить первый вариант. Для этого потребуется всего лишь заменить вышедшие из строя трубки, когда как в плоском придется заменить всю абсорбирующую систему;
2. Мощности, вырабатываемой с помощью одного коллектора, хватит для отопления нескольких жилых комнат и подогрева воды.
3. Срок службы коллектора составляет до 30 лет. Но при покупке этого аппарата нужно учитывать, что вакуумный тип менее долговечен, по сравнению с другими.
4. Установить это оборудование можно самостоятельно, используя инструкцию, которая прилагается к устройству. Процесс этот довольно трудоемкий и нелегкий, но позволяет сэкономить на затратах, необходимых для привлечения специалистов.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Солнечный коллектор своими руками: принцип сборки

Оглавление:
Устройство и принцип работы солнечного коллектора
Солнечный коллектор своими руками: как и из чего изготовить

Дороговизна традиционных энергоносителей, используемых в быту, заставляет человека двигаться дальше и искать новые источники энергии, которые в полной мере могли бы заменить существующие. Наиболее часто используемой альтернативной энергией является солнечная – ее человек уже достаточно эффективно научился использовать в разных направлениях. Об одном из таких направлений пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы рассмотрим вопрос нагрева воды с помощью солнечной энергии и поговорим о том, как сделать солнечный коллектор своими руками.

Солнечные коллекторы для отопления фото

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Чтобы понимать, с чем придется столкнуться на пути изготовления солнечного водонагревателя, для начала необходимо разобраться с его конструкцией и принципом работы. Как ни странно, но солнечный коллектор для нагрева воды устроен достаточно просто – в его принцип работы заложены элементарные законы физики, согласно которым жидкость с большей плотностью вытесняет менее плотную жидкость.

По сути, такой же принцип работы заложен в работу системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя – горячая вода поднимается вверх, а холодная помогает ей в этом. Разница между таким отоплением и солнечным коллектором заключается исключительно в способе нагрева жидкости, в нашем случае – воды, которая просто нагревается на солнце.

Солнечный коллектор для нагрева воды фото

Итак, исходя из этого принципа вырисовывается и самая оптимальная конструкция солнечного водонагревателя – по сути, это вертикально расположенный змеевик, вода в котором по мере нагревания поднимается в его верхнюю точку, после чего благополучно поступает в накопительный резервуар, из которого осуществляется забор жидкости.

Следует понимать, что для эффективной работы самодельный солнечный коллектор необходимо обеспечить естественной циркуляцией жидкости – остывшая или не до конца нагревшаяся вода с накопительного бака должна поступать в коллектор, из которого после очередного цикла подогрева возвращаться в накопительный резервуар, требующего, кстати, хорошего утепления.

Плоский солнечный коллектор фото

Исходя из выше изложенного, формируется и принцип установки различных узлов альтернативного солнечного обогревателя. Чтобы обеспечить жизненно важную циркуляцию жидкости, не прибегая к помощи насоса, установка солнечного коллектора выполняется в самом высоком месте (как правило, на крыше), а монтаж накопительного резервуара ниже него (например, на чердаке).

Такое устройство, установленное на доме и изготовленное в заводских условиях с применением современных технологий, способно не только обеспечить небольшой домик горячей водой, но и теплом. Да, солнечный коллектор даже зимой работает не только в системе водоснабжения, но и в системе отопления. Но это заводской коллектор, изготовленный из вакуумных трубок и практически не имеющий теплопотерь. А самодельный солнечный коллектор для дома реально справится только с обеспечением горячей воды, и то лишь в ясный солнечный день. Но даже это неплохо и позволяет сэкономить немало дорогостоящих природных ресурсов.

Солнечные коллекторы для дома фото

Солнечный коллектор своими руками: как и из чего изготовить

Для начала разберемся с основанием для солнечного коллектора – наиболее простым решением будет собрать его на большом листе толстого пластика. Можно использовать и материал типа ОСБ-3, но его придется капитально защитить от атмосферной влаги. Но даже с учетом таких мер предосторожности обеспечить долгий срок эксплуатации основания не получится, поскольку дерево есть дерево. Поэтому пластик будет именно тем материалом, который, как говорится, прописал доктор – легкий, прочный и долговечный.

Основание для солнечного коллектора должно притягивать солнечный цвет, а не отражать. В этом отношении лучшим вариантом будет его черная окраска. С этим, я думаю, у вас проблем не возникнет.

Солнечный коллектор своими руками фото

Теперь о самом коллекторе. В идеале его необходимо изготовить из прозрачного материала – трубки из стекла или прозрачного пластика будут наиболее рациональным решением. В принципе, их можно заменить обыкновенной металлопластиковой трубой, окрашенной в черный цвет – этот материал для коллектора достаточно легко уложить и закрепить на основании.

Здесь следует принимать во внимание один нюанс – площадь обогрева. Трубки придется укладывать как можно плотнее друг к другу. Если вы думаете, что ее легко изогнуть под малым радиусом закругления, вы ошибаетесь. Придется использовать массу соединительных угловых фитингов. Закрепить трубу на пластиковое основание можно с помощью клипс, предназначенных для ее монтажа. На краях коллектора необходимо установить концевые фитинги – к верхнему краю через тройник привинчивается сбросник для воздуха (можно автоматический) а к нижнему – посредством отдельной трубы подключается накопительный резервуар.

Самодельный солнечный коллектор фото

Вот мы добрались и до теплозащищенного накопительного бака. Пожалуй, здесь ни у кого не возникнет вопросов, из чего его сделать. Вы правы, нам нужен электрический водонагреватель. Именно его можно будет зимой использовать по назначению, а летом, когда много солнечных дней, применять в качестве хранилища нагретой солнечными лучами воды. Так что не спешите его разбирать и удалять всю начинку.

Теперь о его подключении. Для начала подсоедините бак к системе существующего водопровода положенным для него способом. Потом к патрубку холодного водопровода через тройник и отсекающий кран подсоедините низ солнечного коллектора. Точно так же, только к верхнему концевому фитингу, необходимо подсоединить через тройник и кран патрубок горячего водопровода.

Как собрать солнечный коллектор своими руками фото

Вот, в принципе, и все. Осталось только разобраться, как вся эта система работает и как ею управлять. Это не так уж и сложно, как вам кажется. Вместо привычных двух отсекающих кранов в нашей ситуации имеется четыре – с их помощью и будем переключать систему в зимний и летний режим работы. Для лета необходимо открыть все четыре крана и отключить подачу электроэнергии. Для зимы краны, обеспечивающие циркуляцию воды через плоский солнечный коллектор, нужно закрыть и включить подачу электроэнергии на водонагревательный бак.

Как видите, все просто, но необходимо помнить, что при переходе на зимний период воду с коллектора нужно слить – иначе она замерзнет, и все ваши труды пойдут насмарку.

Как работает солнечный коллектор зимой

Именно так собирается солнечный коллектор своими руками. Конечно, его эффективность не идет ни в какое сравнение с производительностью заводского агрегата, в котором для нагрева воды используются вакуумные трубки, но все же он в состоянии сэкономить изрядную часть семейного бюджета.

Автор статьи Александр Куликов

Строим солнечный коллектор своими руками (23 фото)

Солнце – это самый мощный источник энергии на Земле. Ежесекундно оно посылает нам более 80 тысяч миллиардов киловатт. Это в несколько тысяч раз больше, чем производят все электростанции мира. Люди всегда старались найти способ применить солнечную энергию для своих нужд. Уже в раннем средневековье они умели добывать огонь при помощи линз, а в наше время емкость на крыше, выкрашенная в черный цвет, нагревает воду и служит летним душем в деревнях и на дачах. Кстати, она является простейшим солнечным коллектором — несложным и оригинальным устройством, позволяющим использовать солнечную энергию для нагрева воды или отопления. Если немного улучшить конструкцию, горячей воды хватит и на все хозяйственные нужды, и на обогрев дома. Для этого нужно понять принцип действия солнечного коллектора.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип работы этих устройств основан на трансформации лучистой солнечной энергии в тепловую:

1. солнечные лучи нагревают теплоноситель, циркулирующий в коллекторе по тонким трубкам;
2. нагретый теплоноситель (вода или антифриз) попадает в накопительный бак;
3. в баке он нагревает воду, предназначенную для хозяйственных нужд;
4. остывший теплоноситель возвращается обратно в коллектор.

Принцип действия солнечного коллектора можно сравнить с автомобильной системой охлаждения – излишнее тепло посредством радиатора отводится от работающего двигателя и расходуется на обогрев салона. Но, если для автомобиля важно, в первую очередь, отвести тепло от двигателя, то при устройстве солнечного коллектора необходимо эффективно сохранить его.

Преимущества и недостатки использования солнечных коллекторов

Мировые ученые сходятся во мнении, что доля энергии, получаемой от солнца, будет только возрастать и приводят следующие факты:

• солнце является неиссякаемым и бесплатным источником энергии;
• применение солнечной энергии не приводит к загрязнению окружающей среды и не способствует увеличению парникового эффекта;
• солнечную энергию можно использовать везде, она не нуждается в транспортировке;
• современные научные разработки позволяют эффективно аккумулировать полученную энергию;
• солнечные коллекторы нуждаются в минимальном обслуживании;
• устройство коллектора относительно простое и обходится недорого.

Вместе с тем ученые отмечают и сложности в использовании солнечной энергии:

• эффективность коллекторов напрямую зависит от уровня инсоляции;
• установка оборудования потребует определенных начальных затрат;
• зимой теплопотери ощутимо возрастают.

Еще одним существенным недостатком является возможность получения энергии только в течение светового дня.

Типы солнечных коллекторов

Выше мы кратко описали принцип действия двухконтурного коллектора: по одному контуру течет теплоноситель, по второму – вода. Это устройство может быть и одноконтурным. В нем теплоносителем служит только вода, которая впоследствии и расходуется. Одноконтурный коллектор непригоден для использования зимой, так как вода будет замерзать и разрывать трубки.

Помимо деления коллекторов на одно- и двухконтурные, существуют и другие общепринятые классификации. Так, солнечные коллекторы подразделяют по принципу работы на:

• плоские;
• вакуумные;
• воздушные;
• концентраторы.

Рассмотрим их устройство и принцип действия подробнее.

Плоский солнечный коллектор

Это несложное устройство напоминает сендвич со следующими слоями:

• алюминиевая рама с крепежом;
• теплоизоляция;
• поглощающая поверхность-абсорбент;
• медные трубки;
• защитное стекло.

Пластина-абсорбер выкрашена в черный цвет и обеспечивает максимальное поглощение солнечной радиации, а специальное закаленное стекло, закрывающее всю конструкцию, минимизирует потери энергии, создавая эффект парника и прогревая абсорбирующий слой.

Плоские солнечные коллекторы отличаются простой конструкцией, надежны, но имеют невысокий КПД.

Вакуумный солнечный коллектор

Солнечные коллекторы на основе вакуумных трубок имеют другой принцип работы.

В отличие от коллекторов плоского типа, тепло в вакуумных коллекторах аккумулируют герметично запаянные трубки и теплосборник. Стеклянная поверхность трубок со специальным напылением эффективно поглощает солнечную энергию, которая нагревает теплоноситель внутри трубок. Вакуум предотвращает тепловые потери, работая как изолятор. Через теплосборник циркулирующая жидкость поступает в бак-накопитель для нагрева воды и затем возвращается обратно в систему вакуумных трубок.

Вакуумные элементы позволяют обеспечить в коллекторах этого типа более высокий КПД по сравнению с плоскими аналогами.

Воздушный солнечный коллектор

Коллекторы этого типа не обладают высокой эффективностью, так как воздух имеет более низкую теплоемкость. Зато их можно использовать круглый год, так как воздух не способен замерзать зимой.

Конструкция воздушного коллектора проще и отличается высокой надежностью. Коллекторами воздушного типа можно обогревать как жилые дома, так и производственные помещения, овощехранилища, склады, гаражи, подвалы.

Устройство и принцип работы воздушного коллектора мало отличаются от плоских аналогов: систему медных трубок с циркулирующим по ним теплоносителем заменяет панель-теплоприемник с ребрами.

Устройство панели похоже на сотовый поликарбонат. Между ребрами панели проходит воздух и в процессе нагревается. Нагретый воздух подается в помещение, отдает свое тепло и возвращается обратно в коллектор. Панели изготавливают из материалов с высокой теплопроводностью – меди, алюминия, стали.

В условиях российской климатической зоны с морозными зимами воздушный коллектор не обогреет дом полностью, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла может существенно сэкономить затраты на отопление.

Как сделать солнечный коллектор своими руками?

Мощность солнечного коллектора напрямую зависит от его площади, но с увеличением площади будут расти и затраты на приобретение. В некоторых случаях гораздо выгоднее самим изготовить солнечный коллектор из подручных материалов. Эффективность его будет относительно невелика, но и траты на материалы не скажутся на семейном бюджете. Окупится любая самодельная конструкция очень быстро, если удастся предотвратить потери тепла. Проще всего в домашних условиях изготовить воздушный или плоский солнечный коллектор.

Прежде всего нужно определить место для его установки:

• Панели нужно ориентировать строго на юг под определенным углом, обеспечивающим максимальную инсоляцию. КПД устройства будет выше, если угол наклона панели можно изменять, ориентируясь на высоту положения солнца в данный период. Так, зимой угол наклона должен быть максимальным, а летом панели должны стоять под меньшим углом.
• Панели коллектора нужно устанавливать как можно ближе к помещению, которое будет обогреваться, чтобы снизить теплопотери. Эффективна установка коллектора на южный скат крыши дома или на фронтон. Это минимизирует тепловые потери, но в крыше придется делать дополнительные отверстия.
• На выбранное для установки коллектора место не должна падать тень от заборов, деревьев или других строений.

Следует учитывать, что зимой тени намного длиннее за счет низкого положения солнца над горизонтом.

После выбора оптимального места нужно определиться с материалами, которые будут служить теплоприемниками. Для самодельного воздушного коллектора подойдут алюминиевые банки из-под напитков. Удобства очевидны – алюминий имеет высокую теплопроводность и легко режется, банки имеют стандартные размеры и стыкуются друг над другом.

После того, как необходимое количество банок собрано, их необходимо тщательно отмыть, просушить, вырезать отверстия в горлышке и донце, склеить клеем-герметиком и покрасить в черный цвет.

Количество банок в длину и ширину должно соответствовать размеру панели. После укладки батареи банок в панель нужно организовать каналы подачи и отвода воздуха. Для этого можно воспользоваться готовыми трубками, которые продаются для монтажа вентиляции. В процессе сборки системы нужно предусмотреть утепление задней стороны панели и верхнее стекло. Его можно заменить на кусок поликарбоната.

Готовый коллектор можно подключить к системе вентиляции помещения или оставить автономным. Для большей эффективности к нему подключают вентилятор. Разница температур на входе и выходе в таком коллекторе может достигать 35 градусов.

Помимо воздушного можно организовать и водяное отопление. В качестве теплоприемников могут служить чугунные или алюминиевые батареи, труба или шланг ПНД. Если коллектором планируется
пользоваться круглогодично, систему следует делать двухконтурной и в качестве теплоносителя заливать тосол или любую другую охлаждающую жидкость.

Устройство в своем доме или на даче солнечного коллектора способно значительно снизить затраты на отопление и полностью обеспечить потребности в горячей воде.

Солнечный коллектор своими руками. Как собрать и сэкономить $5000

Оглавление статьи:

1. Как сделать солнечный коллектор самому за минимум денег.
2. Какие ещё материалы подойдут для солнечного коллектора.
3. Как собрать солнечный коллектор из пластиковых труб

Солнечный коллектор, как и солнечные батареи, известны своим свойством сбора тепловой солнечной энергии. Только в отличие от батарей, коллекторы нагревают материал – теплоноситель, а не воспроизводят электричество. Их обычно используют для отопления домов или подачи горячей воды.

Такой источник энергии не просто экологически чистый, но еще и энергоэкономный. Но, к сожалению, цена коллекторов на рынке очень высока. Например, чтобы купить и установить самый простой солнечный коллектор для отопления и горячей воды в дом, нужно около 5000 долларов. Однако, если вы хотите не только сэкономить, но и обеспечить ваш дом на долгие годы теплыми батареями и горячей водой не тратя бешеные деньги, вы можете сделать коллектор сами. Как же собрать солнечный коллектор в домашних условиях, читайте ниже.

Как сделать солнечный коллектор самому за минимум денег

Прежде чем приступить непосредственно к работе, дадим вам несколько советов.

Определите размеры коллектора, который хотите собрать. Чем больше агрегат, тем лучше. Но размер коллектора, в любом случае, будет определяться площадью крыши, куда вы его поместите. Поэтому исходите от размеров крыши.

Корпус для будущего солнечного коллектора делайте из древесины. Не забудьте о теплоизоляции. На деревянный слой корпуса положите пенопласт или минеральную вату толщиной 5-7 сантиметров. Крышку можно сделать из простого оконного стекла.

Какие ещё материалы подойдут для солнечного коллектора

В домашних условиях солнечный коллектор изготовить можно из разных подручных средств: медные трубки с тонкими стенками, полимерные тонкостенные трубки, теплообменник старого холодильника, алюминиевые трубки, садовый шланг черного цвета.

Известно, что медные трубы хорошо передают тепло. А также могут служить вам верой и правдой на протяжении многих лет. Как изготовить солнечный коллектор своими руками с помощью медных труб? Для начала в корпус из дерева, о котором мы написали выше, положите металлический лист или тонкую сталь, окрасьте в черный цвет. Затем уложите медные трубки в виде змеевика. Прикрепите его к металлическому листу крепкими металлическими скобами. После этого выведите за пределы корпуса 2 штуцера для подачи воды. В конце всю конструкцию нужно накрыть стеклом герметично. Стыки между стеклом и корпусом следует изолировать силиконом или уплотнителем.

Закончив сборку коллектора, установите его на ранее подготовленное место – крышу – под углом 30 градусов и подключите к баку для воды. В его качестве можно применить неработающий электрический бойлер, баллоны для газа, бочки для пищевого использования.

Как собрать солнечный коллектор из пластиковых труб

Вместо плоской металлической пластины, о которой мы писали ранее, специалисты рекомендуют также применять пластиковые трубы. Они должны быть окрашены в темный цвет. Однако, прежде чем сооружать такой солнечный коллектор, проверьте пластиковые трубы на теплоустойчивость. Положите их в жарком месте на солнце. Если они выдержат высокую температуру, можете смело приниматься за дело. Коллектор из пластиковых труб хорошо сэкономит ваши финансовые сбережения, так как выйдет намного дешевле коллектора с применением медных труб и металлической пластины.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
Как работает солнечный коллектор зимой? Есть ли толк?
Солнечный коллектор для хранения энергии и отопления круглый год
4 способа, как увеличить мощность солнечной батареи

Интересная публикация?

Поделись с друзьями!

Больше интересного

Солнечные элементы своими руками для частного дома | Своими руками

Цены на традиционные энергоресурсы растут с завидной регулярностью, поэтому все больше и больше людей во всем мире отказываются от них, предпочитая получать тепло и свет от солнца.

Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, солнце будет давать свет и энергию на миллиарды лет. Ученые считают, что солнце — гарант нашего будущего, но оно может принести практическую пользу в настоящем, сведя к нулю счета за потребление электроэнергии.

Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет значительно вырос: люди оценили эффективность этого источника и возможность экономии, которую он дает.

Кроме того, дом, полностью снабженный энергией солнца, а это вполне возможно, делает его владельцев полностью независимыми от энергосетей.

Некоторые семьи используют эти обогреватели для своих бассейнов, что позволяет сократить расходы в среднем на 15-30 тысяч рублей.в год.

Солнечная батарея — одно из самых выгодных вложений в улучшение жилья. Исследования показали, что системы, способные производить более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором они установлены. Кроме того, использование солнечных батарей — это путь к безопасной и чистой окружающей среде.

---

Ссылка по теме: Солнечные батареи (коллекторы, гелиосистемы) для нагрева воды в частном доме

---

Типы солнечных элементов

Есть несколько типов солнечных батарей.

Для использования в повседневной жизни разработаны фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные панели генерируют постоянный электрический ток в солнечную погоду. Такие системы работают отлично, но только в домах с прямым доступом солнечных лучей. В тенистых местах или в лесу полноценного эффекта добиться не удастся.

Для монтажа панелей на крыше идеально подойдут постройки, одна сторона которых обращена на юг. Лучшие солнечные электрические системы работают в теплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях бесценна вспомогательная система — аккумуляторы или генераторы.

Системы, предусматривающие накопление энергии, пригодятся поздно вечером или в непогоду. Даже после грозы вы можете устроить вечеринку в своем доме, а соседи будут ждать помощи от облэнерго, сотрудники которых восстановят электричество в порядке очереди.

Коллекционер или панно?

Ошибочно полагать, что фотоэлектрические солнечные батареи решат как вопрос электроснабжения, так и отопления. Использовать электричество для обогрева от солнечной батареи нецелесообразно, поскольку электронагреватели потребляют много энергии: чтобы получить такое же количество энергии от одного солнечного коллектора, необходимо пять солнечных панелей.Так что это тепло будет стоить втрое дороже, чем при нагреве и нагреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, накопительный бак — это бак с водой, который прослужит намного дольше, чем электрические батареи, срок службы которых снижает большую нагрузку.

Электрические обогреватели более выгодны для небольших хозяйств с умеренным потреблением горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для домашних хозяйств с высоким потреблением горячей воды и где электричество слишком дорого или недоступно.

Солнечные коллекторы будут обеспечивать бесплатное отопление с сентября по декабрь и с февраля по май. Только в декабре и январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватает для сохранения тепла, и жилище придется дополнительно отапливать за счет других источников. На 15-20% КПД солнечных коллекторов в самые холодные месяцы улучшат систему теплых полов.

Плоский или вакуумный?

Для нагрева воды используются два типа коллекторов: плоский и вакуумный, также они трубчатые. Первые представляют собой плоский ящик с абсорбирующим слоем, прикрытым стеклом под стеклом, по которому теплоносителем выступает пропиленгликоль.В вакуумном коллекторе вместо одного застекленного бокса используется серия больших полых стеклянных трубок6oc- «матрешек». Внутри каждой находятся трубки с поглотителем тепла, нагревающим теплоноситель. Изолятор представляет собой вакуум между внешней и внутренней трубками. Две трети солнечных коллекторов, используемых в мире, представляют собой вакуумные коллекторы, а одна треть — плоские. Вакуумные коллекторы имеют меньшие тепловые потери, поэтому они более эффективны, чем плоские, когда необходимо нагреть воду до высокой температуры зимой и в пасмурную погоду.

Но плоский за счет простой конструкции — более прочный и надежный, пылесос — более хрупкий. В случае повреждения плоского коллектора его придется заменить целиком, а в вакууме достаточно заменить только поврежденные трубки, при этом сам модуль продолжит работу.

По делу и оценке

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размеров, качества специальных покрытий и стекла. Цена вакуумного коллектора зависит от диаметра и длины стеклянных трубок.Чем крупнее трубка, тем мощнее и дороже коллектор. Также важен тип внутренних теплопроводов: более дешевые тепловые трубки, передающие тепло, более дорогие — образуют внутренний контур теплопередачи U-образной трубки.

Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды подходят только активные. Активная система водяного отопления сложнее и дороже пассивной, но при этом более эффективна, так как обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции резервуар для воды находится внутри здания, крыша снята.

только солнечные коллекторы, теплоноситель перекачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединен с баком с водой в единый контур водонагревателя, холодная вода подается под давлением снизу и нагревается естественной конвекцией. Такая система проще по конструкции, проще в установке и дешевле активной, но подходит только для дачи. На зиму воду необходимо слить, чтобы не разморозить коллектор.

Солнечные панели: от затрат к выгоде

Стоимость солнечной системы зависит от ее размера, а это в свою очередь — от размера дома и потребности в энергии. Для квалифицированного расчета мощности и комплектующих объект перед установкой проходит энергетические испытания, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для достижения наилучшего результата с наименьшими начальными затратами. Наиболее значительный экономический эффект от солнечного коллектора — это когда он используется для нагрева воды в системе горячего водоснабжения. Если потратите до 1 000 руб. Солнечный водонагреватель в год будет обеспечивать дом единовременно от КО до 300 л (в зависимости от объема бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: водонагреватель электрический с годовой стоимостью обслуживания от 2 000 до 6 000 руб. «Держит 60-120 литров» горячей воды и обычно бывает 5-8 лет. На 10 лет стоимость солнечного водонагревателя составит до 10 тысяч рублей, а электрического — 20-60 тысяч рублей.

Для отопления выгодно использовать солнечные коллекторы.Особенно эффективна комбинированная система из 70% солнечной энергии и 30% электрической. За 20 лет это будет вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной.

А за весь срок эксплуатации дома при постоянном повышении тарифов на электроэнергию экономия будет еще более значительной. Пока энергоресурсы будут расти, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВтч электроэнергии 3 руб. За 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тысяч рублей, а за 20 лет — 700 тысяч рублей. без учета инфляции.

Вакуумный коллектор с U-образными трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВтч тепловой энергии, что соответствует теплоте от сжигания 400 кг угля или 200 литров дизельного топлива. И пока не нужно приносить, засыпать и заправлять горючее: энергия солнца приходит в ваш дом сама.

---

Читайте также: Лампы на солнечных батареях — ремонт и благоустройство своими руками

---

Сколько?

Недорогие пассивные мини-системы для использования в теплое время года, например с апреля по октябрь, с накопительным баком от 150 до 300 л — 20-50 тысяч рублей.Активные системы круглогодичного солнечного нагрева воды с объемом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тысяч рублей. в зависимости от оборудования. Плоские солнечные коллекторы примерно в три раза дешевле вакуумных.

Для дома площадью 100 м ² минимальная солнечная система отопления с объемом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тыс. Руб.

Базовая версия мощностью 9 кВт с баком емкостью 300 литров и шестью плоскими коллекторами для систем с водяным теплым полом стоит 217 тысяч рублей, с вакуумными — 233 тысячи рублей.Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным баком на 500 литров в полтора раза мощнее предыдущей, включает 9 солнечных коллекторов по 13,5 кВт, подходит для дома от 100 до 200 м ² и стоит 291 тыс. Руб.

И самое дорогое — это большая система солнечного отопления и нагрева воды. Его вклад в отопление весной и осенью — до 80%, зимой — до 40%. Вариант с 16 солнечными коллекторами, объемом тепловых батарей 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт способен отапливать дом площадью 150-250 м ² .Цена такой системы 524 тысячи рублей.

Самостоятельно изготовить солнечные панели

Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи самостоятельно. Подготовьте очки, перчатки, обувь и средства защиты лица, так как вы будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химикатами.

Материалы, необходимые для ручного изготовления солнечных элементов

В первую очередь, это качественные фотоэлементы.

На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния.Первые имеют КПД до 13%, но с облачностью не работают. Второй КПД — до 9%, но в пасмурные дни они работают так же, как и в солнечные.

Для энергоснабжения дома рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются наборами. Все элементы, необходимые для сборки, необходимо покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат при использовании и «даст» небольшую мощность солнечной батареи.

Также понадобится паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепежные болты, мощные медные провода, прозрачный лист оргстекла или поликарбоната, вакуумные силиконовые опоры, набор специальных проводников.

Приобретя все необходимое, можно приступать к сборке конструкции.

Шаг первый

Собираем на стол единый набор поликристаллических фотоэлементов — например, набор из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых 15 * 15 см.

Шаг второй

Припой к оловянным проводникам фотоэлементов.

Шаг третий

Все ячейки необходимо соединить вместе согласно электрической схеме. В этом случае очень важно, независимо от типа подключения, использовать шунтирующие диоды, которые необходимы для установки на «положительную» клемму. Лучшим вариантом для этой цели являются диоды Шоттки: они позволяют правильно рассчитать стоимость солнечных элементов для дома и не дают аккумулятору разряжаться ночью.Работоспособность сварных ячеек следует проверять в солнечном месте. Если они работают нормально, вы можете переходить к следующему шагу.

Шаг четвертый

Переходим к сборке каркаса. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с низкими бортиками. Наносим на внутренние края планок силиконовый герметик.

Шаг пятый

Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист поликарбоната или другого прозрачного материала. Чтобы зафиксировать лист, плотно прижмите клеевой контур.

Шаг шестой

Когда герметик высохнет, можно при помощи болтов крепить каркас и прозрачную поверхность. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками по внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками — 5 мм (необходимо сделать предварительную разметку).

Шаг седьмой

Закрепляем фотоэлемент, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет крепежный силикон, нанесенный на каждый элемент.Закрываем конструкцию задней панелью. Когда силикон полностью застынет, полностью герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.

Шаг восьмой

Солнечная батарея может быть подключена одним из двух известных способов — параллельным или последовательным. В первом случае клеммы

оба модуля подключаются по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля возьмите клеммы (+) и (-). Выводить концы для подключения к контролю заряда или аккумулятора.Если нужно объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: подключаем одинаковые клеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и (). Во втором соединении соедините клемму (+) первого модуля с клеммой (-) второго. Остальные концы выводятся для подключения к контроллеру или батарее. Принцип будет одинаковым вне зависимости от количества модулей.

Установка солнечных батарей своими руками

Так что установка солнечной батареи своими руками в частном владении вполне осуществима.

Но чтобы конструкция, на изготовление которой затрачены собственные силы, принесла пользу, необходимо учитывать важные нюансы.

Сначала установите раму, а затем установите компоненты. Обратите внимание, что для большой панели потребуется больше проводников энергии, чтобы заполнить всю «коробку». Чтобы солнечные лучи на элементах не мешали тени боковых граней, они должны быть низкими.

Внутри и снаружи корпус необходимо обработать влагостойкой краской.Обеспечьте подложку. Внизу корпуса коробки должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать в радиаторе необходимую температуру и удалять газы, образующиеся при работе панели.

---

Ссылка по теме: Как отремонтировать солнечный фонарь своими руками

---

Солнечные батареи в рассрочку

При отсутствии средств есть такой вариант, как солнечные батареи в лизинге. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших начальных затрат.По закону система будет собственностью фирмы, которая сдает ее в аренду за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше вашего ежемесячного счета за электроэнергию.

Компания будет нести ответственность за любые расходы на техническое обслуживание, очистку и ремонт (текущие или внеплановые) в течение всего периода действия контракта, который обычно заключается на период от 10 до 20 лет. Лизинг — это экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.

Заметка

Дело, однако, замедляется из-за того, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как где-нибудь в Средиземном море, всего 75, а вместо даже свежего бриза там — прерывистый ветерок со скоростью 3-4 метра в секунду.Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север — ветрами, но вряд ли они задают здесь моду. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике загородных домов в России, нужно понимать, что в большинстве случаев это продиктовано, скорее, не соображениями экономии, а преимуществами автономии и независимости от капризов наших опытных видов власти. сетки — и даже, возможно, желание заработать репутацию продвинутого просветленного человека.

Энергия солнца

«Ветер, ветер, ты силен …» — но, увы, очень противоречиво. От мельницы в Подмосковье признайся

сравнительно мало пользы. Главный упор нужно сделать на солнечные батареи, потому что солнце, в отличие от ветра, встает и заходит строго по расписанию. В сложной системе автономного электроснабжения, включающей как солнечные батареи, так и ветрогенератор, на ветер приходится максимум 10-20% электроэнергии.

И все же на случай продолжительной непогоды для полной электрической автономности понадобится резервный генератор, дизельный или бензиновый.

Например, прошлой зимой в доме с автономным питанием от солнечных батарей резервный генератор проработал в общей сложности 50-70 часов, потребляя около 150 литров бензина. Этого в принципе мало. Все остальное было дано солнцем.

Наш совет

На электрическую автономность в подмосковном загородном доме площадью около 200 кв. метров хватит трех киловатт мощности от солнечных батарей и ветряка, что будет стоить примерно 300–350 тысяч рублей.Причем при соблюдении режима экономии — даже на полтора киловатта.

Мобильная «летняя» версия мощностью 500 Вт, состоящая из откидной солнечной панели и контроллера-чемодана, подходит для освещения и питания минимум бытовой техники.

Как запрячь солнце?

Современные солнечные батареи не слишком дороги, и на их качестве экономить не стоит.

Самые совершенные солнечные панели из монокристаллического кремния в солнечную погоду способны вырабатывать 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв.квадратный метр. Срок их службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные панели из мультикристаллического кремния стоят на 20-30 процентов дешевле, но их параметры хуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15%. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10% и служат на них 8-10 лет, правда, не стоит.

Для выработки необходимых 3 кВт электроэнергии солнечная

панели общей площадью не менее 15-20 кв.метров. Чтобы они работали в пасмурную погоду, даже хуже, чем на солнце, необходимо последовательно подключить 4-5 панелей на 24 В, чтобы выходного напряжения хватило для подзарядки аккумулятора. В то же время к солнечному контроллеру предъявляются повышенные требования. В частности, он должен уметь работать при высоком входном напряжении — предпочтительно до 250 В. Дальнейшее повышение напряжения становится нецелесообразным, так как приводит к снижению КПД.

Вертикальная установка

• В центральной части России солнечные панели следует устанавливать вертикально или почти вертикально.
• Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, предотвращает их загрязнение и засорение снегом. Панели желательно разложить по сторонам света: скажем, на пол-оборота 30 ″ на юго-восток, а половину — 30 ° на юго-запад. Это позволит растянуть работу на всю продолжительность светового дня.
• В наших далеких от Средиземноморья широтах вертикальное расположение панелей и их частичный поворот на юго-восток и юго-запад сокращают выработку энергии на 2–3 часа около полудня, но зато увеличивают продолжительность работы и защищают от сугробов зимой.
• Максимальную выработку электроэнергии в течение всего дня обеспечивают установленные на трекере солнечные батареи, которые автоматически вращаются вслед за солнцем.
• На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт каждая. Но понятно, это сложнее, дороже — и в каждом случае нужно продумывать и решать, нужно это или нет.

Как сдержать ветер?

В средней полосе России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м / с.Этого недостаточно для эффективной работы ветрогенераторов — по сути, мы находимся на нижней границе. Покупая ветряк для Подмосковья, следует выбирать ветрогенератор, рассчитанный на работу при малых скоростях ветра. Ведь ветряк с расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра

9 м / с при ветре 5 м / с будет производить больше электроэнергии, чем его вдвое более мощный аналог, но при расчетной скорости ветра 12 м / с. К сожалению, ветряные генераторы, рассчитанные на низкие скорости ветра, не только более громоздкие, но и более дорогие, поскольку в них используется больше неодимовых магнитов.Конструкция лопастей — не мелочь. Использование «самолетного» профиля повышает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное количество лопастей — три. 95% всех производимых в мире ветрогенераторов трехлопастные с горизонтальной осью.

Достаточно распространенные ветряки с вертикальной осью вращения и самолетным профилем лопастей относительно дороги. Но они — при той же мощности — служат дольше и тише. Кроме того, благодаря значительной площади лопастей они более эффективны при слабом ветре.

Ветрогенератор необходимо не только правильно выбрать, но и правильно установить. Чтобы ветряк был экономически целесообразным, его следует поднять на мачту на высоту не менее 15 метров, а это довольно сложная установка плюс удлинение кабеля на значительной площади площадки. Но средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно в три раза больше, чем на уровне земли!

«Мозг» системы

Контроллер — это «мозг» системы питания, который все сводит воедино.Его задача

оценить приход и потребление электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электроснабжения. Использование современных солнечных контроллеров позволяет поднять выработку электроэнергии солнечными батареями в пасмурную погоду до 30% от максимального значения. Ветрогенератору требуется собственный контроллер.

«Сердце» системы

Расход электроэнергии 8 в систему электроснабжения от солнечных источников и ветрогенератора всегда через буфер — аккумулятор.Без этого не обойтись.

Наиболее перспективными являются литий-железо-фосфатные батареи. Кстати, они тоже производятся в России. Их основные преимущества — малый вес и габариты, возможность глубокой разрядки, большое количество циклов заряда / разряда (5000 против 3000 циклов у ближайшего «конкурента» — свинцово-кислотного бронированного аккумулятора). Это означает, что при одинаковой емкости литий-железо-фосфатные батареи в три раза меньше, чем батареи оболочечного типа, и служат около 20 лет вместо 10.Они стоят на 30 процентов дороже.

Батареи панельного типа приближаются к литий-железо-фосфатным по таким показателям, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но они, по сравнению с литий-железо-фосфатными, имеют существенный недостаток: плохо переносят глубокий разряд — могут разряжаться максимум на 30%, иначе резко теряют свои характеристики. Поэтому желательно иметь тройной запас по емкости, что увеличивает стоимость аккумулятора и делает его более громоздким.

Инвертор

Назначение инвертора — преобразовывать постоянный ток от солнечных батарей в переменный (однофазное напряжение 220 вольт или трехфазное напряжение 380 вольт), необходимый для работы большинства потребителей электроэнергии.

На заметку:

Любая система электричества от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечных батарей и / или ветрогенератора, контроллера, аккумулятора и инвертора. При этом до 50% стоимости системы приходится на аккумуляторы.Каждая система сбалансирована под конкретного клиента.

Гибридный инвертор может работать как независимо от электрической сети, так и совместно с ней.

Абсолютное импортозамещение

Автономная система электроснабжения загородного дома может быть сделана по принципу полного импортозамещения.

Хорошие литий-железо-фосфатные батареи производит новосибирская компания «Лиотех». Бронированные батареи Тюменского аккумуляторного завода по ряду параметров превосходят «американских коллег».

Качественные солнечные панели производят в Москве («Свободная энергия», «Квантовая») и Краснодаре («Сатурн», «СОЛБАТ»).

Российская компания «Микроарт» производит солнечные контроллеры, превосходящие по характеристикам продукцию X-Tender (якобы американскую, но по сути китайскую) и Morningstar (бренд Tristar), а также инверторы. Кроме того, компания занимается проектированием и установкой автономных систем электроснабжения в комплексе.

Новосибирская компания «А-Электроникс» производит хорошие инверторы в дешевом ценовом диапазоне.

© Автор: Алексей Рябов

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЫЕ. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

Светильник на солнечной энергии своими руками Как сделать светильник на солнышко …

Самодельный солнечный коллектор своими руками Как сделать солнечный коллектор для …

Солнечная панель своими руками (фото и чертеж) Как сделать солнечную панель своей…

Зарядное устройство на солнечной батарее Зарядное устройство для телефона от …

Декор радиатора отопления своими руками — 2 идеи Покраска батареек в вашей квартире …

Чемодан с музыкой = радиоприемник с батарейками своими руками (+ схема ) РАДИОПРИЕМНИК С РАЗРЯДОМ ОТ АККУМУЛЯТОРА …

Загар на коре дерева — как помочь? Остерегайтесь солнечных ожогов! Ранней весной …

---

Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

Давай дружить!

Лампа на солнечных батареях | Своими руками

Потребовалось: 6 аккумуляторов от ноутбука (15 000 мА) 10 солнечных панелей корпуса от 8 мониторных светодиодных «Пиранья» (по 2,7 В), зарядного устройства датчика движения КИС-3R 335.

Сборка прибора

Солнечные панели были спаяны попарно и помещены в корпус от монитора ноутбука (см. Фото пункт 1), к выходу подключено зарядное устройство KIS-3R 335 (2) Через переходник и плату USB (3) подключено блок с батареями (4)

Светодиоды подключены последовательно (5). Затем параллельно подключил датчик движения (6) и источник света к батареям. Я использовал стандартные провода для соединения всех узлов. При напряжении 5 светодиоды потребляют 0,57 А, что соответствует 2,85 Вт.Мощность солнечного модуля 10 Вт.

Лампочка, гори!

Солнечная панель была прикреплена к окну с южной стороны дома. Светильник повесили в кладовку и закрепили возле входа датчик движения, который срабатывает на открытие двери и включение светильника. Светодиоды питаются от батареек, которые, в свою очередь, заряжаются от солнечной панели. В состоянии покоя устройство не потребляет энергию.

---

Читайте также: Самодельный солнечный коллектор своими руками

---

Фонарь на солнечной батарее своими руками — фото

© Автор: Юрий Афанасьев, Эстония.Фото автора

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЫЕ. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

Светильник с подставкой в ​​гараж своими руками Удобное освещение для себя …

Декор солнечного светильника своими руками — мастер-класс Садовый солнечный светильник — лайк …

Ночник из светодиодов своими руками Как сделать ночник своим…

Светильники на солнечных батареях — ремонт и благоустройство своими руками Как модернизировать садовые светильники (фонарики) …

Светильник из керамической плитки своими руками (фото + схема) Ночник своими руками из керамики …

Недорогой, современный и очень необычный светильник своими руками. Необычный светильник из светодиодной ленты …

Светильник с охлаждением для рассады Светодиодный светильник своими руками Для выращивания …

---

Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

Давай дружить!

Как сделать солнечный элемент (самодельный солнечный элемент) из медного листа

Вы можете сделать солнечную батарею для выработки электричества от солнца, используя лист меди. Нагревая медь и охлаждая ее, как показано на видео ниже, вы формируете оксид меди (Cu ₂ O), также известный как оксид меди, слой на нем. Этот слой — полупроводник. Самые современные солнечные батареи вместо этого используйте полупроводник из обработанного кремния.

Обратите внимание, что это не дает полезного количества электричество, в отличие от кремния и других коммерческих солнечных батарей, но это весело делать. Вам понадобятся акры этих медных солнечных батарей для питания вашего дом.

Обратите внимание, как ближе к концу видео эффект демонстрируется измерение силы тока от солнечного элемента при солнечном свете. Когда солнечный свет заблокирован, ток падает.

Для тех, кому интересно узнать об этом эффекте, вот несколько исследовательских работ. о солнечных элементах с закисью меди:

1. Солнечные элементы на основе оксида меди (I) (Cu ₂ O) — обзор (PDF-файл), Абду, Ю. и Муса, A.O
2. Производство закиси меди, материала солнечных элементов, термическим окисление и изменение его физических и электрических свойств, А.О. Муса, Т. Акомолафе, М.Дж. Картер

Самая простая в изготовлении схема — это та, что используется в видео выше и показано на следующей диаграмме.Убедитесь, что провода соединить две пластины выше уровня воды. Электрический контур завершается за счет самой соленой воды. Соль делает комбинация воды и соли, способная проводить электричество. Удостовериться у тебя есть амперметр, который может отображать в диапазоне от 0 до 50 мкА, так как количество тока, которое производит этот тип элемента, очень мало.

Схема для самостоятельной солнечной батареи в соленой воде.

Экспериментальная установка для тестирования солнечных батарей своими руками.

Как показано выше, соленая вода служит исключительно в качестве проводник заряда с внешней поверхности слоя закиси меди вернуться к медная пластина, которую покрывает оксид меди. В дальнейшем диаграмма иллюстрирует, если вы можете найти способ электрического подключения к слою оксида меди, не закрывая его от солнечного света, то вы можно обойтись без соленой воды и другой медной пластины.Проблема состоит в том, что слой оксида меди не проводит электричество через его поверхность, поэтому заряд на поверхности не может сделать это к соединительному проводу. Это была работа соленой воды, другая пластина и соединительные провода выше.

Распределение заряда на солнечном элементе с закисью меди и проводке.

Один из способов сделать это — прижать металлическую сетку к медистому оксид (см. диаграмму ниже.) Через отверстия будет попадать солнечный свет в сетке к закиси меди и заставит заряд переместиться в поверхность к сетке. Сетка токопроводящая и выдерживает заряд к соединительному проводу. Это будет быть менее эффективным, так как вы блокируете часть меди оксид с сеткой. Также вы получите только заряд от закись меди, которая находится рядом с проволочной сеткой.

Фотоэлемент с металлической сеткой своими руками

Другой возможный способ — использовать стекло с прозрачным электрически проводящее покрытие и прижмите эту проводящую сторону против закиси меди (см. диаграмму ниже). Поскольку стекло и его покрытие прозрачное, солнечный свет не блокируется. Покрытие может по-прежнему вызывать некоторую потерю пропускания солнечного света, но он все равно будет лучше, чем сеточный подход.