Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

1 Сфера использования

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

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

К достоинствам системы можно отнести:

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

Недостатками такой системы являются:

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

2 Разновидности солнечных коллекторов

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

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

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

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

• вакуумные устройства;
• плоские водонагреватели;
• гелиоконцентраторы.

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

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

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

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

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

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

Как сделать своими руками простейший водонагреватель

Из поликарбоната

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

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

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

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

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

Средние цены

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

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

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

Солнечный водонагреватель «ДАЧА-ЛЮКС» (Россия) объемом 125,0 литров обойдется покупателю в 28850,00 рублей. В комплект поставки данного устройства входит: бак накопитель, комплект вакуумных трубок (15 штук), контроллер. Поглощающая площадь составляет — 2,35 м2.

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

Установка оборудована регулятором управления и дополнительным электрическим нагревателем.

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

Виды устройств

Солнечные водонагреватели различаются по:

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

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

• Косвенного нагрева – используется двухконтурная система.

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

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

Плоские

Используются в системах с прямым и косвенным нагревом воды.

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

К достоинствам данной конструкции относятся:

• Возможность применения для различных видов систем;
• Надежность устройств;
• Высокая эффективность устройств;
• Неприхотливость к условиям эксплуатации;
• Длительный срок эксплуатации.

Недостатками являются:

• Низкий КПД установок;
• В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Устройства данного типа используются в системах с косвенным нагревом воды.

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

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

К достоинствам данной конструкции относятся:

• Возможность круглогодичного использования;
• Высокий КПД устройств;
• Универсальность использования.

Недостатками являются:

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

Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена

Экономическое обоснование приобретения гелиосистемы зависит от нескольких критериев:

• полной стоимости, включая установку;
• теплоотдачи;
• периода окупаемости;
• срока службы.

Не все гелиосистемы одинаково эффективно работают. При использовании коллекторов, сделанных из дешевых и некачественных материалов можно столкнуться с проблемами во время эксплуатации: недостаточной производительностью и быстрым выходом оборудования из строя. Чтобы не испытать разочарования, следует покупать только проверенное временем оборудование.

Ниже приводятся несколько моделей популярных солнечных водонагревателей, которые, судя по отзывам потребителей, сделаны качественно и считаются лучшим выбором в соотношении стоимость/теплоотдача:

• Atmosfera — на базе украинской компании производителя, изготавливаются вакуумные и панельные коллекторы для всесезонного нагрева ГВС и поддержки систем отопления. Водонагреватели Атмосфера подходят для систем с принудительной циркуляцией, имеют улучшенную теплоизоляцию. В корпусе предусмотрено место для установки регулирующих датчиков.
• Особенность гелиоколлекторов Atmosfera в высокой производительности в пасмурную погоду и зимнее время года. Приобрести водонагреватель можно начиная от 20 тыс. руб.
• Sidite — китайская компания, наладившая выпуск гелиосистем и всего, что необходимо для их обслуживания и подключения. Выпускаются трубчатые и панельные солнечные водонагреватели.
  В ассортименте продукции присутствует огромное количество готовых решений для оснащения: коммерческих зданий, бассейнов, хостелов, многоквартирных домов, больниц и др. Водонагреватели Sidite только приобретают популярность среди отечественного потребителя.
• Vaillant auroSTEP plus — гелиоколлекторы с безупречным немецким качеством сборки и такой же традиционной ценой. За систему, достаточную чтобы обеспечить горячей водой семью на 2-3 человека, придется заплатить не меньше 200 тыс. руб. За эти деньги покупателю предоставляется полностью готовая система ГВС Vaillant auroSTEP plus, включая бойлер косвенного нагрева и контроллер.
• SunRain — еще одна модель от китайского производителя. Согласно заявленным техническим характеристикам гелиоколлекторы смогут работать при снижении температуры до –50°С. Допускается горизонтальная и наклонная установка.
  Водонагреватели способны работать в течение всего года. Подключаются к выносному баку. Стоимость трубчатых гелиоколлекторов SunRain от 40 тыс. руб.
• Viessmann Vitosol — линейка немецкого производителя, основная деятельность которого связана с производством водогрейного оборудования. Главные отличия от аналогичной продукции других изготовителей: безупречное качество сборки, полное соответствие заявленным характеристикам.
  В Viessmann Vitosol присутствует антивандальная и противоградовая системы. Поверхность стекла самоочищающаяся. Стоимость от 200 тыс. руб.
• ЯSolar — российская компания, выпускающая системы горячего водоснабжения «под ключ». В комплектацию входит: накопительный бак, контроллер, датчики нагрева, насосная станция, воздухоотводчик.
  Выпускаемые солнечные коллекторы ЯSolar предназначены для подключения в системы с принудительной циркуляцией. Полная стоимость комплекта от 430 тыс. руб.

Заявленный срок службы каждой из представленных моделей 35-50 лет. На первые 15 лет эксплуатации дается гарантия производителя. При всесезонной эксплуатации, в условиях коммерческого применения гелиосистема окупится за несколько лет. Если планируется использовать коллектор только летом, окупаемость наступит через 7-8 лет. Расчет экономической эффективности можно выполнить по следующему графику, показывающему зависимость теплоотдачи от времени года:

Расчет солнечного коллектора для нагрева воды осуществляется по коэффициенту потребления ГВС, используемому в СНиП. Для обеспечения потребности одного человека в горячей воде требуется от 2-4 кВт/час. В технической документации на приобретаемую гелиосистему указывается предполагаемая мощность конвектора, по которой можно узнать подходит ли понравившееся оборудование под конкретные условия эксплуатации.

Перед покупкой желательно изучить отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды. Из комментариев можно узнать о некоторых недостатках гелиосистем и их преимуществах, подобрать подходящую модель гелиоколлектора.

3 Устройство и принцип действия

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

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

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

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

Принцип работы следующий:

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

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

4 Самостоятельное производство из подручных средств

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

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

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

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

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

Правила эксплуатации

Дабы дачный нагреватель солнечный, который собран своими руками, функционировал нормально, требуется выполнения ряда рекомендаций:

• Расчет. Перед запуском и эксплуатацией рассчитывается оптимальная нагрузка на систему. Учитываются и ежедневные потребности потребителей.
• Установка вспомогательного нагревателя. Посредством такого устройства обеспечивается требуемая нагрузка на бак, который предназначен для горячего водоснабжения. Запуск нагревателя осуществляют в случае, если необходима ликвидация разности температур. При этом нагревается емкость (при правильном расчете и монтаже) значительно быстрее.
• Установка регулировочных клапанов. При помощи таких элементов перераспределяется нагрузка, контролируется скорость перемещения теплоносителей.
• Теплоизоляция бака с подогретой водой. Дабы постоянно иметь под рукой горячую воду, бак с горячей водой изолируют. Толщина теплоизоляционного слоя определяется с учетом условий, в которых эксплуатируется бак, климатических особенностей.
• Подготовка теплоприемника. Для обработки отдельных элементов используют черную краску. Она способствует поглощению большего количества тепла.

К баку с холодной водой трубку подводят внизу. Через такой патрубок жидкость постоянно будет поступать в емкость.

Бойлер не стоит располагать вне строения, поскольку это повлечет за собой существенные тепловые потери. В случае необходимости в систему вводят электронагреватели, которые отличаются соответствующей мощностью.

Коллектор необходимо расположить в южной части кровельной системы. Перед установкой определяется угол. Дабы солнечный водонагреватель функционировал в течение года, при расчетах учитывается климатический район, угол широты. Для повышения уровня прочности конструкции в состав вводят металлические элементы.

Комплектация загородного дома, дачи или другого объекта солнечным коллектором способствует сокращению затрат на отопление, подогрев жидкости и иные мероприятия. Сборка солнечного нагревателя собственными руками занимает немного времени. При этом очень важно учитывать особенности кровельной системы, климат, время года и другие показатели.

Видео о создании простейшего солнечного водонагревателя своими руками

Как работает система ГВС от гелиосистемы

Солнечные водонагревательные установки способны компенсировать около 50% затрат тепла на нагрев воды. Экономия в года составляет около 300 м³ газа или 4 м³ дров. Даже несмотря на необходимость первоначальных вложений, накопительный водонагреватель, работающий от солнечных батарей крайне выгоден. При коммерческом применении окупаемость наступает спустя 2-3 года интенсивной эксплуатации, а срок службы коллекторов составляет от 30-50 лет.

Чтобы понять насколько горячее водоснабжение на солнечных коллекторах выгодно, стоит рассмотреть, несколько важных вопросов:

• как работает гелиосистема;
• сколько воды сможет нагреть гелиоколлектор в течение дня.

Хорошее понимание перечисленных моментов поможет выбрать наиболее подходящую гелиосистему в каждом конкретном случае.

Принцип нагрева воды солнцем

Существует несколько разновидностей коллекторов, отличающихся по принципу абсорбции или аккумуляции тепла. Все оборудование делится на две группы:

• Трубчатые вакуумные коллекторы — аккумуляция тепла осуществляется благодаря особым колбам. В процессе производства из стеклянных трубок выкачивают воздух, что приводит к созданию вакуума, играющего роль своеобразного теплоизолятора. Внутри колба покрыта высокоселективным слоем. Там же находится алюминиевая или медная пластина, контактирующая с трубками теплообменника, которые для солнечного водонагревателя изготавливаются из меди.

Принцип действия трубчатых коллекторов следующий:

1. в трубках, благодаря высокоселективному покрытию и внутреннему устройству (напоминает колбу термоса) воздух нагревается до 280-300°С;
2. тепло передается через пластину к циркулирующей жидкости;
3. теплоноситель поступает в отдельно стоящий или моноблочный накопительный бак, происходит нагрев воды.

По своему устройству трубчатые вакуумные коллекторы делятся еще на несколько групп: с U-образными (коаксиальными) или прямоточными трубками.

• Панельные коллекторы — нагреватели используют парниковый эффект. Солнечные лучи проходят сквозь прозрачную поверхность, попадают на абсорбер, аккумулирующий тепло. Солнечный водонагреватель устроен так:
  1. обычное или закаленное стекло, с различными дополнительными функциями (антивандальное, противоградовое, самоочищающееся и т.д.)
  2. корпус, изготовленный из адонированного алюминия;
  3. абсорбер — роль теплообменника выполняет медная пластина, помещенная между двух стекол. Селективная поверхность состоит из металла, обработанного специальной теплопоглощающей краской. К теплообменнику припаян проточный трубопровод, по которому вовнутрь панели подается жидкость, отбирающая излишки тепла.
     Абсорбер, важнейшая часть солнечного водонагревателя. От качества абсорбирующего покрытия зависит теплоэффективность панельного коллектора.

Принцип работы солнечных водогрейных коллекторов трубчатого и панельного типа основан на обычных физических законах. Ультрафиолетовое излучение проходит сквозь атмосферу земли практически не теряя тепла. При попадании на твердую поверхность солнечные лучи прогревают ее. В свою очередь нагретые предметы отдают тепло окружающей среде. Подобным образом происходит нагрев и в гелиосистеме.

Солнечные лучи попадают на абсорбирующую поверхность, которая сильно разогревается благодаря тому, что окрашена в темный цвет. Тепло, аккумулируется при помощи абсорбера и направляется в накопительный бак. Описанный принцип работы остается одинаковым для всех гелиоколлекторов, независимо от внутреннего устройства.

Виды и способы аккумулирования солнечной тепловой энергии влияют на особенности эксплуатации солнечных водогрейных систем. Трубчатые водонагреватели отличаются большей теплоотдачей, способны работать при температуре до –50°. Хотя вакуумные колбы стоят дороже, их теплотехнические параметры: скорость и интенсивность нагрева лучше, по сравнению с панельными коллекторами.

Сколько воды может нагреть солнечный коллектор

Все зависит от нескольких факторов: способа нагрева и аккумуляции тепла, времени года, погоды. Отдельно учитывается то, какая система рециркуляции используется. Средним значением для гелиосистемы на 1 м² принято считать следующие возможности нагрева в час:

• 100 литров на 7 °C;
• 50 литров на 14 °C;
• 25 литров на 28 °C;
• 15 литров на 46 °C;
• 10 литров на 70 °C.

В пасмурную погоду солнечный коллектор может снизить скорость нагрева ГВС, в ясную солнечную наоборот, увеличить, поэтому в списке приводятся средние значения.

В теплую летнюю погоду, при отсутствии облачности водонагреватель всего за час подогревает около ведра воды, что достаточно для экономного душа. В течение светового дня собирается около 200 л. горячей воды с температурой около 40°, при условии, что используется коллектор, имеющий более 1,5 м² абсорбирующей площади.

Зимой потребитель столкнется с тем, что получаемого тепла будет недостаточно, чтобы произвести необходимое количество горячей воды. Проблема решается установкой накопительной емкости.

Принцип работы коллектора при низких температурах окружающей среды несколько изменяется. Если летом можно было подключить бойлер и периодически, раз в час «сбрасывать» в него горячую воду, то зимой водонагреватель будет нормально функционировать только в системе косвенного нагрева. Суть такого подключения в следующем:

• зимой, вода в солнечных коллекторах нагревается до температуры 30°С, чего будет недостаточно для мытья;
• в систему ГВС подключают буферную емкость с двумя теплообменниками, для котла и гелиоколлектора;
• водонагреватели от солнечной энергии подогревают воду до температуры 25-30°С;
• основной нагрев осуществляет газовый, электрический или твердотопливный котел, доводя температуру до 60-70°;
• при открытии крана ГВС пользователю подается горячая вода.

Солнечный водонагреватель работает зимой на компенсацию энергоресурсов, необходимых для работы системы ГВС. Автономное горячее водоснабжение при помощи одних только гелиоколлекторов невозможно. Требуется, чтобы в системе ГВС присутствовал водонагреватель, способный удовлетворить потребности водоснабжения на 100%.

Чем заправляют гелиосистемы

Теплоноситель для коллекторов выбирают в зависимости от условий эксплуатации. Так, для всесезонных систем используют специальный антифриз, не замерзающий в зимнее время года. Летом, водогрейный контур заправляют дистиллированной водой.

В связи с выбором теплоносителя существует несколько общих рекомендаций:

Эксплуатация зимой — состав незамерзающих жидкостей для солнечных водонагревателей — это смесь пропиленгликоля с водой и добавлением антикоррозионных веществ. Пропорции подбираются в зависимости от средней температуры промерзания окружающей среды:

• –20°С нужен 40% раствор: на 10 л теплоносителя / 6 л. пропиленгликоля;
• –30°С потребуется 50% раствор, пополам дистиллированная вода и пропиленгликоль.

В готовый теплоноситель необходимо добавить щелочь NaOH. Пропиленгликоль под длительным воздействием перепадов температур превращается в кислоту. После добавления щелочи, кислотный баланс рН не должен превышать 7. В готовых антифризах все компоненты добавлены в оптимальных пропорциях.

• Сезонная эксплуатация — коллектор будет использоваться с весны до ранней осени. В качестве теплоносителя следует применять дистиллированную воду, предотвращающую образование накипи внутри труб.

Целесообразность использования готовых незамерзающих жидкостей (стоящих приблизительно в 3 раза больше, чем подобный состав, приготовленный в домашних условиях), ставится под сомнение. Приобретать заводские антифризы следует в тех случаях, когда сделать их самостоятельно не представляется возможным.

Разновидности водонагревательного солнечного оборудования

Типов солнечного водонагревателя для дачи множество. Перед тем как определить подходящий вариант, они изучаются.

Циркуляция

• Модель с естественной циркуляцией. Жидкость перемещается по трубкам естественным путем. При конструировании такой системы учитывают свойства и параметры жидкости. Резервуар сосредотачивают над площадкой с трубками.
• Модели с принудительной циркуляцией. Используется при условии, что возникает потребность в крупногабаритной емкости. Ее располагают в подвальном помещении.

Коллектор

Водонагреватели оснащают коллекторами вакуумного либо же панельного типа. Панельные модели применяются при условии, что солнечный свет постоянно попадает на конструкцию. Нагретая жидкость используется в качестве вспомогательного теплоносителя.

Вакуумные коллекторы отличаются минимальной потерей тепла. Из-за сложности конструирования его стоимость более высокая. Но и вложенные средства быстро окупаются.

Циркуляционный контур

• Разомкнутый тип. Применяя такую систему, потребители получают дополнительное количество горячей воды.
• Одноконтурная конструкция. Ее применяют для комплектации дач и небольших домов. Она выступает в качестве вспомогательного отопительного оборудования.
• Двухконтурная конструкция. Ее применяют, дабы обеспечивать строение теплом и в зимний период.

Теплоноситель

Для таких водонагревателей используют различные теплоносители: антифриз, смазочная жидкость и вода.

Применение

Солнечные системы постепенно приобретают популярность. С их помощью решают множество задач:

• Подогрев жидкости до требуемой температуры.
• Повышение производительности отопительной системы.
• Водонагреватель для бассейна, для летнего душа.
• Подогрев жидкости для иных потребностей.

Конструирование простых солнечных водонагревательных систем

С экономической стороны выгоднее сконструировать солнечный водонагреватель своими руками.

Простая конструкция

Для этих целей требуются баки, которые покрыты черной краской. К ним присоединяется водопроводная магистраль из дома. Из такой тары вода поступает в душ.

Водонагреватель для бассейна своими руками конструируется из корыта, труб для холодной воды и перелива, выпуска и вентиля. Для прикрытия тары используется прозрачная крышка.

Простые конструкции отличаются такими недостатками:

• В облачную погоду емкость с водой не нагревается.
• Ежедневно тару заполняют жидкостью. Нагретую воду аккуратно сливают.
• Такое устройство располагают только в горизонтальном положении. Поэтому в определенное время КПД снижается.

Использование коллектора

Монтаж сконструированного собственными силами коллектора выгоднее с практической и экономической стороны. Но для достижения положительного результата требуется подготовка.

Конструирование приемника тепла

Дабы нагрев воды осуществлялся круглогодично, требуются:

• Аккумулирующая тара.
• Емкость для подпитки.
• Коллектор.

Монтаж насосного оборудования выполнять необязательно. Для циркуляции теплоносителя теплоприемник устанавливают ниже бака. Тара подпиточная располагается выше, чем аккумулирующая. Емкость, в которую перемещается подогретая жидкость, уплотняют.

Вторая емкость комплектуется поплавковым клапаном, дабы система функционировала. К отведенному патрубку подводят трубу, через которую будет поступать холодная жидкость.

Дабы сконструировать нагреватель воды своими руками, используют:

• Медные трубки.
• Трубки из полимерных составов или пластика.
• Плоские радиаторы из прочной стали.
• Алюминиевые трубки.

Дабы сконструировать корпус для нагревателя, нередко применяют древесину, фанеру. Мастера конструируют солнечный коллектор из поликарбоната своими руками.

Если все сделано правильно, то можно получить такие преимущества:

• Пользоваться такой системой можно даже при максимальной загрузке.
• Период окупаемости сконструированного нагревателя минимальный.
• Снижение затрат горючего.
• Такая система быстро подготавливается к эксплуатации.

Плюсы водонагревательной солнечной системы

Солнечные нагреватели обладают такими достоинствами:

1. Относительно несложная конструкция.
2. Уровень надежности довольно высокий.
3. Эксплуатировать такую систему можно в течение года.
4. Период использования составляет не один десяток лет.
5. Введение в эксплуатацию такой системы способствует сокращению затрат электрической энергии, теплоносителей.
6. Монтаж агрегата проводят без предварительного оформления разрешения. Установка занимает минимум времени и отличается простотой.
7. Вес конструкции относительно небольшой.
8. Автономный режим функционирования.

Недостатки

Перед тем как использовать солнечные водонагреватели для дома, изучаются и минусы:

1. Сконструированное на заводе оборудование отличается повышенной стоимостью.
2. Уровень КПД зависит от различных показателей: климатический район, время года, прочее.
3. Град, мокрый снег пагубно влияет на состояние установки и ее работоспособность.
4. Монтаж емкости, в которой аккумулируется тепло, занимает определенное время. На этот процесс требуются дополнительные расходы.

При всех недостатках популярность водонагревательной солнечной установки ее популярность возрастает. Ведь она считается экологически чистой.

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.