Конструирование солнечного водонагревателя своими руками

Различия по источнику питания

Водонагреватели на дровах

Это одни из самых первых устройств для подогрева воды — так называемые титаны. Состоят они из нижней емкости, в которую закладываются дрова, и из верхней части — в ней находится вода и трубы для дыма. К ней же прикреплен кран для выхода горячей воды.
Дрова горят, горячий воздух поднимается по трубе и греет воду. Регулировать этот процесс нельзя. Вода будет нагреваться, пока дрова не закончатся. Может и закипеть. Об этом всегда нужно было помнить, открывая кран, чтобы не обжечься. Конечно, в квартире рядом с таким титаном был кран с холодной водой, но иногда вода просто не успевала смешиваться. Водонагреватель на дровах. Фото с сайта g.io.ua
Если вы ищете водонагреватель для дачи, то это не лучший выбор. Слишком высок уровень пожароопасности, да и просто опасности (обжечься может и взрослый, не говоря уже о детях). Плюс приходится постоянно подбрасывать дрова в топку и регулярно чистить ее. 

Водонагреватели на солнечных батареях

Как видно из названия, прибор преобразует солнечную энергию в тепло, которое передается воде. Происходит это благодаря специальным трубкам. Каждая из них похожа на цилиндр и сделана из стекла с двойными стенками, между которыми — вакуум. Внутренняя часть трубки покрыта составом, который и отвечает за превращение энергии солнца в тепло. Солнечные батареи
Интересен тот факт, что вода будет нагреваться независимо от того, сколько градусов на улице. И зимой, и в пасмурную погоду он будет греть. Пусть менее эффективно, но будет. Зимой вода нагревается максимум до 70 °C, летом может и до 100 °C

Газовые нагреватели

Один из самых популярных водонагревателей — газовый. Работает и от централизованного газопровода, и от баллона. Газовые модели могут быть проточными и накопительными. Газовые проточные водонагреватели
Основной элемент конструкции — газовая горелка. Холодная вода поступает в нагреватель, проходит через теплообменник, где горелка доводит ее до нужной температуры.Газовый проточный нагреватель. Фото с сайта sng45.ru
Все бы хорошо, но есть несколько нюансов, которые иногда смущают дачников-покупателей, — это шумная работа устройства и перепады температуры воды. На выходе из нагревателя температура воды может быть не той, что вы ожидаете. Это происходит из-за напора и процесса смешивания.Газовый накопительный водонагреватель
Более простой прибор. Лучше всего подходит, если в водопроводе слабый напор воды или он работает с перебоями. Вода собирается в большую емкость, где и нагревается горящим газом.
В итоге имеем большой запас горячей воды, доступный нескольким пользователям

Смутить может лишь длительное время нагрева и немалые размеры накопительного бака.Важно: при выборе газового накопительного водонагревателя обратите внимание, на какой он тяге — на естественной или на принудительной. Последний вариант не нуждается в дымоходе, но стоит дороже

Правильная последовательность работ

Схема сборки солнечного водонагревателя включает следующие основные этапы:

1. Подготовка. Вначале нужно взвесить все за и против, определиться с типом коллектора (панельный, вакуумный трубчатый, пластиковый), материалами, составить план.

2. Опорная конструкция (каркас). Монтажный блок обеспечивает правильное расположение труб, панелей, соединений, соблюдение размеров, дополнительную жесткость и устойчивость. Если планируется установка стандартного солнечного бойлера, то к нему можно приобрести или получить в комплекте элементы рамы. Чем больше габарит водонагревателя, тем громаднее будет конструкция, а значит, лучше ее сделать непосредственно на крыше, поэтапно поднимая и собирая каждый узел. Если же необходимо смонтировать самодельный водонагреватель, то порядок сборки зависит от габаритов и высоты, на которую планируется его разместить.

3. Основные компоненты солнечных батарей. Когда опорная рама закреплена, можно приступать к установке нагревательных и сборных узлов. Если нужно разместить на основе типовые элементы, к примеру, накопительный бак, вакуумные трубки, панели, используют соответствующие руководства из комплекта поставки

В каждом отдельном случае будут присутствовать различные рекомендации, соблюдать которые важно во избежание разгерметизации контура отопления или ГВС, правильности циркуляции. Также следует учитывать требования техники безопасности, поскольку придется работать на высоте, а узлы могут иметь солидный вес

В процессе скрепления труб проверяется герметичность. Когда монтируется самодельный, например, трубчатый змеевиковый водонагреватель, его вполне можно сделать на земле (согнуть или соединить угловыми фитингами промежуточные участки), а уже потом поднять на место.

4. Сборка и подключение дополнительных узлов. В зависимости от типа может потребоваться установка на солнечные батареи датчиков температуры, ТЭНов, воздухоотводчиков.

5. Подключение системных трубопроводов. Когда основная конструкция готова, следует приступать к ее соединению с циркуляционным контуром. В случае с водонагревателем он будет иметь подводящую линию, напрямую связанную с водопроводом, и напорную – по ней нагретый теплоноситель подается на точку разбора или промежуточный аккумулирующий бак.

6. Подвод электричества. Если система имеет претензии на автономность, то скорее всего ее температурные датчики, клапана будут связаны с домовым контроллером, соблюдая сечение проводов и соединения.

7. Заполнение контура. Этот этап является необходимым для проверки гидравлической работоспособности водонагревателя, а также герметичности.

8. Настройка контроллера и пуск. После всех монтажных и поверочных работ на блоке управления задают параметры и вводят в эксплуатацию.

https://youtube.com/watch?v=oIQEh6UO104

Рекомендации и типичные ошибки

Процесс монтажа солнечного коллектора своими силами для дачи или дома так или иначе сопряжен с появлением ошибок и порой довольно грубых, влияющих на работоспособность всей системы (отопления, ГВС):

1. Несоблюдение последовательности и технологии.

2. Сборка каркаса на земле с последующим подъемом на крышу (тяжеля и габаритная рама может привести к повреждению кровли).

3. Несоблюдение пространственной ориентации (снижение плотности эффективного облучения в течение года).

4. Выбор некачественных или неподходящих материалов (нарушение циркуляции, разгерметизация контура отопления и ГВС).

5. Отсутствие заземления.

Цены на рынке

Такие решения для дачи и дома широко представлены в торговой сети. Их стоимость зависит от типа, мощности, комплектации и региона, что видно на примере сравнительной таблицы:

Цвет коллекторов солнечного водонагревателя

Почему холодильники традиционно красят белым цветом. Новые модели отбрасываем. Теплоизоляции не страшен солнечный свет. Белый цвет спектра единственный отсутствующий среди длин волн, излучаемых Солнцем, поскольку получается сложением остальных. Имеет светлая поверхность одну интересную особенность – не поглощает энергию. Приходилось слышать, цвет обладает наименьшим коэффициентом поглощения на участке спектра, где находится. Холодильник окрасили суммой цветов радуги, чтобы поглощал меньше. Листья растений зеленые (участок доминирует в излучении Солнца, растение сгорит, будь покровы иной окраски).

Требует пояснения, поскольку не очевидно. У каждой вселенской звезды уникальные химический состав, температура. Нет двух одинаковых, совершенно идентичных друг другу людей. Звезд в небе гораздо больше, нежели население планеты. Каждому «солнцу» присущ собственный спектр излучения. Наиболее горячими считаются голубые звезды, холодными – красные. Легко запомнить, выучив простенькую пословицу:

Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан!

Зашифрованы первыми буквами цвета спектра согласно увеличению частоты. Звезда излучает как абсолютно черное тело. По графику выходит горб, снабженный пологой правой стороной. Частота максимума горы тем выше, чем сильнее нагрето тело. Солнце находится посередке галактической массы. Максимум приходится на зеленый цвет травы. Видим небесное тело желтым. Просто лучи складываются, искажают восприятие слои атмосферы. Галактике 5 млрд. лет, согласно содержанию изотопов в Земной коре, Солнца хватит минимум на столько же греть планеты.

Вернемся к растениям. Выживая, производят фотосинтез, сопровождающийся поглощением энергии Солнца, выделением кислорода. Догадываетесь, почему хлорофилл зеленый? Неудивительно, точно никто не знает (выше высказана общепринятая точка зрения).

Существует гипотеза, имея соответствующий цвет, растения защищены против перегрева лучами звезды. В спектре поглощения листьев глубокий провал, где Солнце показывает максимум. Посмотрим, что с холодильниками. Белый цвет единственный, где спектр поглощения солнечного света минимальный. Минимизируя теплообмена с окружающей средой, бытовую технику покрывают порошковой краской, отсутствующего в естественном спектре оттенка.

По причине прямо противоположной солнечный коллектор водонагревателя должен быть черным. Не цвет, полное отсутствие. Природа стремится к равновесию, полный спектр устремляется в пустоту, захватываемый ловушкой, из которой один выход – домой. Солнечные водонагреватели собирают лучи, включая ультрафиолетовые, инфракрасные, направляют нагревать воду, фреон, другой теплоноситель.

Смотрели раз фильм: показано, как покрашенные черным цветом куски стального профиля помещали в прямоугольный корпус, прикрывали сверху стеклом. Получается солнечный коллектор воздушного нагревателя. В корне неправильный подход, но дешевый. Конструкция исключает из спектра ультрафиолет, доходящий в лучшем случае наполовину до комнат, греет стеклянную преграду. Ведь заводские коллекторы вовсе выполнены в виде «ламп» дневного света. Стекло кварцевое, ультрафиолет не задерживает. Лампами обрабатывают палаты больниц, убивая микробы. Стекло медицинское годится создавать солнечные коллекторы водонагревателей.

Теплоизоляцией служит вакуум. Воздух меж сборным черным цилиндром, кварцевым стеклом откачан. Лучи достигают коллектора, тепло отдают проходящему потоку жидкости. Почему энергия не уходит в окружающую среду. Коллектор черный. Немного излучает, по большей части отдает за счет теплообмена энергию внутрь устройства. Так работают солнечные водонагреватели для дома. Говорят, придумали в морозной Швейцарии, легко справляются с задачей в мороз, пока вакуум имеется в трубках коллектора.

Российские производители

Внутренний рынок России для этого вида продукции — солнечных коллекторов и систем на их основе — еще формируется.

Исторически это объясняется тем, что солнечные коллекторы в больших объемах никогда в стране не производились из-за отсутствия потребностей в них при существовавшей ранее нереально низкой стоимости энергоресурсов, вялого выполнения принятых государственных и отраслевых программ и полного пренебрежения экологией.

Все сохранившиеся в России и странах СНГ солнечные водонагревательные системы основаны на базе серийно выпускавшихся коллекторов завода «Сибтепломаш» (г. Братск) или на базе опытных и мелкосерийных коллекторов разных производителей (Киев-ЗНИИЭП, тбилисский трест «Спецгелиотепломонтаж» и пр.). Причем их качество не соответствовало ни отечественному, ни зарубежным стандартам. Выпуск таких коллекторов, по крайней мере в России, в настоящее время почти прекращен.

Сегодня в связи с постоянным ростом стоимости энергоресурсов, на предполагаемом рынке сбыта наблюдается некоторое оживление. В ряде регионов, испытывающих особенно острый дефицит энергоресурсов, принимаются местные программы по энергосбережению и использованию возобновляемых источников энергии, в т.ч. и солнечной.

В этих регионах отмечаются попытки разрабатывать солнечные коллекторы собственными силами, но при отсутствии опыта и солидных капиталовложений на НИР и ОКР они пока не привели к появлению ни одного коллектора современного технического уровня, который можно было бы сравнивать с коллекторами, разработанными за рубежом или лучшими российскими образцами.

Потребительскому сектору рынка этот вид продукции вообще незнаком. Выпускаемые рядом предприятий летние души типа «черная бочка» по своим эксплуатационным характеристикам и теплопроизводительности не идут ни в какое сравнение с современными конструкциями, но представления покупателей об их возможностях уже сформированы и переносятся на весь класс солнечных водонагревателей и систем.

Главными причинами медленной организации и расширения рынков сбыта солнечных коллекторов являются недостаток информации о коллекторах и стоимость, слишком высокая для формирующегося рынка.

Потребители из-за отсутствия опыта и доступной информации, рассказывающей о возможностях солнечных систем, их разработчиках и изготовителях оборудования, не могут достоверно оценить экономическую эффективность применения солнечных систем теплоснабжения.

Опыт показывает, что создание солнечных систем практически ничуть не сложнее, чем обычных систем теплоснабжения, а этими работами в нашей стране занимается множество фирм, накопивших богатый опыт их разработки и монтажа с использованием самого современного оборудования. Почему же развитие систем солнечного теплоснабжения идет столь медленно?

Что предлагают известные производители

Electrolux

Самые популярные модели:Проточный нагреватель настенного типа Smartfix 2,0Водонагреватель Electrolux SMARTFIX 2.0. Фото с сайта s7.marst.ru

• Компактные размеры (13,5х10х27 см). 
• Оснащен защитой от перегрева. 
• Воду нагревает за 3 минуты. 
• Подогретая вода выходит через два вида насадок — душ или кран. 
• Модель выпускается в электрическом и газовом вариантах. В первом случае вы не найдете электроподжига, во втором — отсутствует газовый контроль.
• Цена: около 2000 р.

Накопительный нагреватель EWH 10 Genie UВодонагреватель ELECTROLUX EWH 10 Genie U. Фото с сайта ukrecoclimate.com.ua

• Размер существенно больше проточного (23х49х23 см). 
• Время нагрева воды: 18 минут. 
• Есть защита от сухого подогрева и функция экономичного подогрева. Экономичный подогрев не требует большого энергопотребления, но температура воды при использовании этой функции не поднимется выше 55 °C. 
• Цена: 4000-5000 рублей.

Thermex

STREAM 500 – накопительный водонагреватель, который подогреет воду за 11 минут. Водонагреватель Thermex Stream 500. Фото с сайта torseon.ru

• Габариты устройства: 50*25,6*26.
• Не имеет защиты от перегрева, автоподжига и системы газового контроля.  
• Цена: 4000 рублей.

Ariston

Накопительный нагреватель ABSPROR 30 VSLIM Водонагреватель Ariston ABS Pro R Slim. Фото с сайта termoimpuls.com

• Габариты: 35,3х38,3х58,8 см. 
• Время нагрева воды – 70 минут. 
•  Встроенная защита от перегрева, от включения без воды и от перепадов напряжения. 
• Цена: в среднем 5500 рублей. 

Среди российских производителей хорошо себя зарекомендовали:

«Элвин»

Наливной нагреватель ЭВБО-20/1Водонагреватель Элвин ЭВБО-20/1. Фото с сайта energoblok.ru

• Размеры: 42,5*36*32,5 см. 
• Время нагрева воды: 60 минут. 
• Двойные стенки бака (устройство может долго сохранять воду теплой).
• Функция автоматического поддержания заданной температуры. 
• Функция автоматического отключения. 
• Цена: 1400 руб. 

«Успех» 

Наливной нагреватель с умывальником и раковиной. Водонагреватель «Успех». Фото с сайта teplosezon.ru

• Объем бака: 20 л. 
• Размеры: 45х128х50. 
• Время нагрева воды: 50 минут. 
• Оснащен регулятором температуры. 
• Модели, работающие на газе, оснащены газ-контролем.
• Цена: 3500- 4000 руб.

«Мистер Хит»

Наливной водонагреватель «Дачник» ЭВН-25 Водонагреватель «Дачник ЭВН-25». Фото с сайта akaton.ru

• Габариты: 37,1х51х15,2 см. 
• Время нагрева воды: 50-60 мин. 
• Индикатор включения и выключения
• Регулятор температуры. 
• Цена: 2500 руб.

 Какое бы устройство вы ни выбрали, чтобы оно исправно и долго прослужило на вашей даче, нужно внимательно прочитать инструкцию и соблюдать правила эксплуатации. Ведь у каждого из водонагревателей есть свои особенности и «слабые места». А вы пользуетесь водонагревателями на даче? Поделитесь опытом!

Что представляет собой солнечный водонагреватель

Следует отметить, что солнечный коллектор или водонагреватель способен стать незаменимым помощником для дачника. Если продумать грамотно размер и конструкцию такого коллектора, то вполне возможно обеспечить целую семью горячей водой. И при этом, не тратить ни копейки, ни на электрическую энергию, ни на любые другие виды энергетических ресурсов.

Состоит самодельный прибор из самых простых элементов:

• Это, собственно, коллектор (коробка, где находится теплообменник);
• Трубка самого теплообменника;
• Бак-накопитель для воды, а также теплоизоляция, необходимая для защиты от потери тепла.

В том случае, если вам еще не удалось провести на свою дачу газ и электричество или же если вы просто хотите сэкономить, предлагаем вам попробовать сделать солнечный водонагреватель собственными руками.

Он будет незаменимым и для приема душа, и для мытья посуды. А материалы для изготовления такого самодельного водонагревателя, скорее всего, уже есть у вас под рукой. Многие мастера уверяют: все необходимое вы можете найти даже на свалке!

Следует подчеркнуть, что солнечные водонагреватели имеют множество несомненных преимуществ. Так, им совершенно не нужно какое-либо топливо и, как следствие, подобные приборы не выделяют в атмосферу токсичных веществ и не наносят никакого вреда ни людям, ни окружающей среде.

Накопительный бак

К тому же, такие водонагреватели абсолютно безопасны в использовании. Они практически не изнашиваются, а обслуживания требуют самого минимального.

Однако ночью подобные приборы функционировать не могут. Они работают только днем, и когда светит солнце, и в пасмурную погоду. Хотя, согласитесь, в ночное время водонагреватели чаще всего и не нужны.

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

Создание коллектора

Коллектором является резервуар для теплообменника.

Устройство солнечного коллектора.

Его корпус можно смастерить из дерева или любого другого материала, из которого сможет получиться достаточно прочный ящик. Для таких целей отлично подойдет фанера толщиной 6 мм или обрезная доска. Из выбранного материала необходимо сконструировать прочную раму с размерами 2,4х0,9х0,75 м. С помощью саморезов к раме крепится дно из фанерного листа. Чтобы получилась достаточно надежная конструкция, ее дно можно усилить рейками.

Дно резервуара устилают теплоизоляционным материалом, а сверху ящик накрывают теплопоглощающим листом. Все элементы конструкции соединяются между собой с помощью стальной проволоки.

Коллектор обязательно нужно застеклить. В верхней части рамы можно сделать пазы для стекла, а по бокам установить поперечные рейки. За процессом монтирования стекла нужно следить очень внимательно, так как конструкция должна быть полностью герметична, что позволит добиться максимального парникового эффекта. Для этих целей можно использовать герметик, который также сможет предотвратить проникновение внутрь конструкции влаги.

Для сохранности стекла от различного рода повреждений (ветер, снег, дождь, град) можно сконструировать откидные крышки, которые будут закрывать коллектор во время непогоды. Чтобы снизить теплопотери коллектора, снаружи его можно покрасить белой краской. Для соединения труб, которые подходят в коллектор и которые выходят из него с элементами коллектора, можно использовать уголки, муфты и тройники с обязательной герметизацией места состыковки.

Типы солнечных коллекторов

Солнечные нагреватели воды для отопления дома делятся на две группы: по методу нагрева и способу хранения источника тепла. В первом случае применяется встроенная емкость теплоаккумулятор. Во втором – осуществляется подключение к выносному накопительскому баку, устанавливаемому рядом с коллектором или внутри здания

При выборе отопительного солнечного бойлера нужно обратить внимание на вид емкость аккумуляторов солнечной тепловой энергии, так как отличия конструкции и оборудования сказываются на особенностях использования и технических свойствах

Коллекторы со встроенной емкостью

Моноблочные солнечные коллекторы созданы для работы весной и осенью. Зимой устройство выключают и сливают теплоноситель. Коллекторы со встроенной емкостью легче монтировать и обслужить. Для применения необходимо подсоединить солнечный водонагреватель к системе подаче горячей воды или точке водозабора. Вода нагревается следующим образом:

• абсорбер ловит солнечные лучи;
• полученная энергия попадает в змеевик, находящийся в встроенной емкости теплоаккумуляторе;
• выполняется передача тепла от нагретого теплоносителя воде, которую потом используют для бытовых нужд.

Схема работы солнечного коллектора

В некоторых теплоносителях используется встроенный ТЭН, нужный тогда, если солнечный коллектор не смог снабдить нужным объемом горячей воды. Недогрев наблюдается в случае плохой и холодной погоды. Солнечный коллектор в нормальных условиях нагревает воду до 200 литров в день. Устройства со встроенной емкостью функционирует без давления с использованием естественной водоциркуляции.

Термосифонные обогреватели солнечные монтируются в высшей точке ГВС для получения нужного напора воды при открытом кране водоснабжения. Емкости способны выдержать давление не больше 0,2 атм. После подогрева воды она самостоятельно стекает к месту водоразбора. Солнечный водонагреватель со встроенной емкостью имеет несколько преимуществ:

• вода нагревается в солнечную погоду за 3 часа;
• получение необходимости в ГВС от трех человек и больше, все зависит от площади абсорбирующей поверхности;
• легкая установка;
• низкая стоимость.

Метод термосифона активно применяется в ГВС с солнечными установками. Водонагреватель функционирует на естественной конвекции, когда подогретая жидкость передвигается вверх, а остывшая – вниз. Главным условием для термосифонной схемы ГВС является расположение чаши для воды выше коллектора.

https://youtube.com/watch?v=9eCJvdirj5s

Солнечные водонагреватели с выносной емкостью

Солнечный водонагреватель, который подключается к отдельной емкости теплонакопителя, относится к группе водонагревателей для использования круглый год. Подогрев воды осуществляется в любое время года при условии, что всегда будет светить солнца и температура воздуха не будет ниже -50 градусов. Для подогрева воды применяется наружный бойлер косвенного нагрева, который находится в удаленной местности от теплоносителя. В качестве последнего применяется антифриз. Подогрев ГВС коллектором с выносной емкостью выполняется следующим образом:

• абсорбер накапливает тепло и передает водному теплоносителю;
• под давление антифриз попадает в теплообменник емкости накопителя;
• при движении через змеевик емкости теплоноситель греет воду.

Система отопления солнечной энергией

Для получения хорошей работы солнечный водонагреватель с выносной емкостью подсоединяется к насосной группе. Циркуляция теплоносителя выполняется вынужденно. Процесс и скорость подогрева и давление регулируются автоматической системой. Основным преимуществом таких установок является круглогодичное использование.

Единственным минусом является подсоединение дорогого оборудования, нужного для хорошей работы солнечной установки. Оборудование, функционирующее под давлением, имеет еще один недостаток: при отключении электричества насосы прекращают работать, что способствует перегреву теплоносителя и отрицательно отражается на работе гелиоколлектора.

Принцип работы и устройство солнечного нагревателя

Солнце светит круглый год, к тому же за эту энергию никто денег не берет. Как обернуть ее себе во благо? Изготовить бойлер на солнечных батареях. Эффективность его работы зависит от региона: чем больше лучей проникает на землю, тем лучше греет прибор. Если брать заводские устройства, то их мощность подходит даже для отопления.

Как устроены промышленные солнечные нагреватели? Они состоят из:

• Коллектора — емкость, через которую течет прогреваемая вода.
• Трубок из кварцевого стекла со шлангами внутри (в них находится рабочее тело — вещество, превращающееся в пар). Именно кварц пропускает УФ-лучи для оптимального нагрева воды даже в облачную погоду. В трубках вакуум, поэтому они прекрасно сохраняют тепло.
• Насоса или других приспособлений для создания напора. Некоторые безнапорные модели работают по принципу конвекции.
• Трубопровода.
• Накопительного бака.

Как работают заводские вакуумные установки:

• Внутри трубок находится рабочее тело. Под воздействием солнечных лучей оно превращается в пар и поднимается вверх, нагревая, таким образом, бак с водой.
• Если водонагреватель накопительный, то с помощью змеевика подключается к бойлеру в доме или квартире.

Конструкция плоского нагревателя:

• Состоит из прямоугольного корпуса, задняя стенка которого покрывается теплоизоляционным материалом.
• К корпусу крепится медный змеевик. Он подключается к баку.
• Вода циркулирует под действием конвекции либо насоса.
• Пластина окрашивается в черный цвет и сверху защищается стеклом.

Такой вариант дешевле вакуумного, однако эффективность его тоже ниже, особенно в облачную погоду.

Разновидности солнечных нагревателей

Кроме указанных выше, есть устройства попроще. Делятся на два типа в зависимости от подачи воды:

Активные. Вода циркулирует по системе с помощью насоса, клапана, коллектора. Бывают открытого и закрытого типа. Последние содержат внутри антифриз, который не позволяет замерзать воде даже в минус.

Пассивные. Имеют небольшую производительность и действуют безнапорным способом.

Также солнечные водонагреватели (СВ) бывают проточными и накопительными. Самодельный бойлер можно использовать для летнего душа, для бассейна, для бани и других нужд.

Какой выбрать для бассейна

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

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

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

Критериями выбора водонагревателя для бассейна являются:

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

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

Очень важно правильно расположить устройство, т. к

это отразится на эффективности его работы. При работе водонагревателя возможны потери тепловой энергии, которые происходят при:

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

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

Состав водонагревающей системы с коллектором

Круглогодичная сборка

В состав круглогодичной системы входят:

1. Солнечные коллекторы (вакуумные);
2. Бойлер (бак-аккумулятор с одним или двумя теплообменниками);
3. Рабочая станция (контроллер, расширительный бак, циркуляционный насос).

Сезонная (летняя)

Сезонная гелиосистема работает только при положительной температуре наружного воздуха. В качестве теплоносителя используется вода, которая при минусовых температурах замерзает, что и делает невозможным работу системы в зимние месяцы.

Несмотря на это, сезонная установка обладает рядом преимуществ:

• простота монтажа,
• сравнительно небольшие размеры и
• удобство эксплуатации,
• модульность (при необходимости, систему в любой момент можно нарастить).

1. бак-накопитель;
2. металлическая рама;
3. вакуумные трубки;
4. контроллер;
5. утеплитель.

Нагрев воды в бассейне

Подогрев воды в бассейне можно осуществить несколькими способами, с помощью соответствующего оборудования:

1. теплообменник;
2. электронагреватель;
3. топливный нагреватель;
4. солнечный коллектор для бассейна;
5. тепловой насос для бассейна.

Мы предлагаем использовать солнечные коллекторы — отличный вариант для нагрева и поддержания необходимой температуры воды в бассейне. Система подогрева бассейна за счет солнца может быть как автономной, так и связанной с отопительной системой дома. В любом случае это экономически выгодно, поскольку значительно снижаются затраты на электроэнергию.

Солнечные водонагреватели разновидности

В настоящее время имеется три конструкции, которые заслуживают упоминания. Вот они вкратце:

• Солнечный водонагреватель вакуумный содержит ряд коаксиальных ламп, располагающийся между двумя коллекторами. Каждый из них на одном конце заглушен, а на другом имеет штуцеры для стыковки с системой рециркуляции бойлера или другого теплообменника. В междустенке находится вакуум, а внутри циркулирует вода. Внешняя стенка прозрачна, через нее легко проходит свет. Внутренняя трубка из меди и окрашена в черный цвет. Такая отлично поглощает излучение солнца и за счет кондукции греет воду. В результате имеется конструкция, которая впускает тепло, но не выпускает его наружу. Такая своеобразная ловушка. Описанный солнечный водонагреватель зимой тоже греет. Благодаря вакууму нет разницы, какая погода на улице.

(См. также: Как сделать заземление для водонагревателя своими руками)

Конструкция, описанная выше, лишается внешних оболочек ламп. Остаются только медные трубки. Каждую поперечину в наборе оснащают медной полосой шириной порядка 10 см,  окрашиваемыми в черный цвет. Такие плавники служат для сбора тепла по всей площади. За счет хорошей проводимости меди энергия быстро вбирается трубками. Солнце греет всю площадь, но градиент температуры направлен в сторону противоположную каналам циркуляции воды. Тепло же стремится в обратном направлении, понятное дело, – за счет этого и работает коллектор. Вся конструкция помещается в плоский ящик, который сверху прикрывается поляризационной пластиной на заводе или обычным стеклом в обиходе. Это несколько снижает конвективные потери, вносимые ветром и естественной циркуляцией воздушных масс.

Коллектор располагается в фокусе любой решетки отражателей. Солнечные лучи, падая с любой стороны приходят в одну и ту же точку, где можно разместить теплообменник. Весь фокус состоит в правильном расположении рефлекторов. Такие солнечные водонагреватели для отопления не годятся. Скорее служат ученым для работы.

Сегодня предлагается сделать самодельный солнечный водонагреватель по второй схеме. Для этого, как ни крути, понадобится медная трубка, или нет? В интернете представлена схема с резиновым дачным шлангом, который смотан кольцами (точнее спиралями) и помещен в старую оконную раму, задняя часть которой заделана фанерой. Сверху все это прикрыто обыкновенным стеклом. В видео из Белгорода часть шланга (30 метров) намотана плоской спиралью на крестовину из дерева. Имеется, соответственно, четыре крепления через каждые 90 градусов. Остальная часть находится в раме, общая длина шланга составляет 70 метров. Владелец утверждает, что вечером при температуре окружающего воздуха 24 ºС вода нагревается до 64 ºС. Шланг используется самый обычный. Это неплохой солнечный водонагреватель для дачи. (См. также: Проточный водонагреватель своими руками)