Сонячний колектор для опалення будинку своїми руками

Сонячне світло зловити нескладно

Тепло в оселі найбільш актуально в холодну пору року. А гаряча вода потрібна незалежно від погоди. Вона є одним з головних досягнень людської цивілізації в організації умов сучасного побуту. Але гаряча вода вимагає витрат енергоносіїв, які в цілому постійно дорожчають. І тільки сонце, і вітер, як і раніше залишаються безкоштовними. До того ж для них не існує ніяких витрат для утилізації «відпрацювання». Тому, що її просто немає.

Сонячне світло безпосередньо можна використовувати як енергоносій. При цьому збережеться чисте повітря, а навколишня природа залишиться недоторканою. І таке використання можливе на досить великому просторі Землі по обидві сторони від екватора аж до високих широт. Для ефективного перетворення променевої енергії сонця треба технічно грамотно виготовити колектор і правильно його розташувати.

Модернізація річного душа

В принципі, сонячні колектори існують віддавна. Отримання гарячої води для літнього душа в бочці, встановленої на даху, застосовується, мало не в кожному окремому будинку або дачі. Це просте і ефективне рішення з гарячим водопостачанням. Але тільки при безхмарному літньому небі. Спеціальні конструкції колекторів дають можливість значно розширити можливості від використання сонячної енергії. При певних умовах навіть в холодну пору року у високих широтах колектори можуть зробити помітний внесок в опалення приватного будинку або дачі.

В основі багатьох конструкцій колекторів використовується властивість поглинання світла поверхнею чорного кольору. Вже згадана бочка річного душа також завжди забарвлюється в чорний колір. Від цього метал швидше і сильніше нагрівається і передає тепло воді, налитої в бочку. Але цю конструкцію можна вдосконалити. В першу чергу, потрібно колектор, в якому вода повинна нагріватися якомога швидше. При цьому одержувана температура її повинна бути якомога більш високою.

Щоб перераховані властивості вийшли в колекторі, буде потрібно максимально велика за площею металева поверхня, прийнятна для існуючих умов використання і розташована відносно сонця так, щоб промені падали на неї під прямим кутом або під кутом, близьким до прямого кута. Колір поверхні повинен бути чорним.

Під поверхнею повинна циркулювати вода. Чим тонше буде шар цієї води, тим швидше вона нагріється. Але металева поверхня віддає тепло не тільки воді, але і навколишньому повітрю. Тому її треба помістити в коробку з хорошими теплоізоляційними стінками, зробивши одну з них, повернену до сонця, зі скла. В результаті вийде конструкція, показана на зображенні зліва. Бочка для води і раніше виконує функції самостійного нагрівача води від сонця. Але вона вдосконалюється для більш ефективного і швидкого нагріву води. Для цього всередині неї встановлюється теплообмінник.

Він робиться з труб. Можна зробити варіант у вигляді спіралі з однієї цільної легко гнеться трубки, як на зображенні зліва. Інший варіант конструкції можливий з прямих труб з`єднаних перехідниками. Труби проходять через розширювач або в стінку бочки, або зверху неї. Розширювач являє собою ємність, яка частково заповнюється циркулюючої рідиною і не герметично закрита. Рекомендовані співвідношення площі заскленою частині колектора, обсягу бочки або бака, а також довжини теплообмінника всередині бочки наведені в таблиці показаної далі:

Основні «колекторні» нюанси

Для того щоб нагрів води відбувався з урахуванням природної циркуляції треба правильно розташувати бочку і теплообмінник. Нагріта рідина легше холодної і спрямовується вгору. Тому бочка повинна бути встановлена так, щоб її дно розташовувалося вище колектора так, як показано на зображенні нижче.

Однак такі конструкції можуть бути використані не тільки для отримання гарячої води. Аналогічно можна нагрівати і повітря, подаючи його вже нагрітим всередину будинку. Дах і стіна на сонячній стороні найкраще місце для розміщення таких колекторів:

При виготовленні колектора своїми руками рекомендується звернути увагу на такі моменти:

• Дерев`яні деталі перед виготовленням треба обов`язково обробити засобом від розвитку гнилі та іншої «живності», яка вважає за краще тепло і вологість.
• Найкраще поглинає сонячне тепло поверхню чорного кольору без блиску. Але оскільки пофарбована поверхня може нагріватися до 70 - 80 градусів за Цельсієм треба застосовувати спеціальні фарби або лаки. Інакше пофарбована поверхня потріскається і облупиться, а скло помутніє через випарів нагрітої фарби. Пофарбований дерев`яний короб колектора треба повністю висушити і тільки після цього закривати склом. Інакше всередині вийде «лазня» з випаданням конденсату.
• Використовуйте шар теплоізоляції більше 0,5 см завтовшки. По можливості застосовуйте мінеральну вату зі спеціальним просоченням з водовідштовхувальними властивостями. Без просочення мінеральна вата повинна бути сухою. Інакше її теплоізоляційні властивості істотно погіршуються. Тому коробка колектора повинна бути герметична, щоб вогкість і волога не проникали всередину.
• Труби, що з`єднують колектор з баком повинні бути надійно теплоізольовані. Рекомендується використовувати для цього з`єднання металопластикові труби.
• Для нагріву теплоносія в колекторі рекомендується використовувати оцинковані сталеві труби прямокутного перетину. Труби розташовуються впритул одна до іншої вузькою стороною і скріплюються герметиком. В результаті вийде теплообмінник. Його можна зробити по відношенню до циркулюючої усередині нього воді як «змійку». Для цього в стінках на кінцях суміжних труб робляться отвори для почергового проходження води. Також можна виготовити теплообмінник у вигляді паралельних труб між верхньою і нижньою об`єднують трубами. Для фарбування теплообмінника рекомендується використовувати автомобільну фарбу або лак для покриття глушників автомобільних двигунів.
• Дуже бажано щоб конструкція колектора дозволяла змінювати його положення щодо сонця. Під час проходження сонця через найвищу точку днем приблизно в середині кожного місяця рекомендується підлаштовувати нахил колектора так, щоб сонячні промені були перпендикулярні його поверхні.
• Необхідно підтримувати скло колектора в чистоті, оскільки від його прозорості в значній мірі буде залежати кількість акумулюється водою тепла.
• Необхідно своєчасно звільняти колектор від води до настання морозів. Інакше слід замінити воду незамерзаючої рідиною.

Сонячний колектор для душа напевно сприймається усіма без винятку, як найкраще рішення для отримання гарячої води в теплу пору року. Повітряний колектор, швидше за все, викличе у багатьох скептичне ставлення. Особливо у жителів високих широт. Безумовно, в холодну пору року він не обігріє житловий будинок, якщо за вікном буде мороз. Але такий колектор підніме температуру в будинку на кілька градусів. Збільшення температури на кожен градус в холодну пору року вимагає витрат газу, електроенергії, дров, які стоять все дорожче з року в рік. А сонце світить для всіх однаково безкоштовно.