Своїми руками Солнечный коллектор своими руками - подробная инструкция

Очень много дискуссий о различных конструкциях солнечных нагревателей. Но ведь основная цель - получить горячую воду с минимальными затратами. Поэтому рассмотрим вариант системы солнечного нагрева для получения горячей воды. Таких систем можно спроэктировать и изготовить бесчисленное множество. Для начала оговорим исходные данные. Я эксплуатирую каскадную систему солнечного нагрева уже несколько десятков лет. По опыту эксплуатации хочу отметить. Система проэктировалась и изготавливалась конкретно под нужды моей семьи. Оказалось, что необходимо два уровня температур воды 45С для душа, стирки и.т.д. Воды с температурой 45С необходимо 80%. Воды с более высокой температурой 50С и более необходимо 20%. Для одного человека требуется минимум 50 литров воды и максимум 100 литров (это сумма 45С и 50С воды). Далее, если считать горячую воду как продукт то чем горячее вода тем она дороже. Семья состоит из 4-х человек. Технические характеристики системы конкретно для моей семьи оказались следующими:​

- Количество горячей воды - 400л​

в том числе с температурой 45С - 320л (80%)​

с температурой 50 и выше 80 л (20%)​

- Горячая вода должна быть в наличии круглосуточно​

- График потребления в в основном в течение дня.​

Таким техническим характеристикам удовлетворяет каскадная система с четурьмя нагревателями суммарной поверхностью 4 м^2.​

Принципиальную схему и конструкцию рассмотрим чуть ниже.​

--- добавлено: 23 июл 2013 в 22:03 ---

Состав четырёх каскадной системы солнечного нагрева воды:​

1- напорная емкость​

2- плоская емкость 1-го каскада​

3- круглая емкость 1-го каскада​

4- плоская емкость 2-го каскада​

5- трубопровод подпитки емкости 3-го каскада​

6- слив теплой воды из емкостей 2-го и 1-го каскадов​

7- накопительная емкость 3-го каскада​

8- датчик температуры на емкости 3-го каскада​

9- СН 3-го каскада​

10 - трубопроводы горячей воды с СН 3-го каскада​

11 - трубопроводы холодной воды с СН 3-го каскада​

12 - слив горячей воды из накопительной ёмкости 3-го каскада​

13 – подпитка горячей водой накопительной емкости 4-го каскада​

14 – накопительная емкость горячей воды 4-го каскада​

15 – датчик температуры емкости 4-го каскада​

16 – трубопровод горячей воды с СН 4-го каскада​

17 – трубопровод холодной воды с СН нагревателя 4-го каскада​

18 - СН 4-го каскада​

19 – слив горячей воды из накопительной емкости 4-го каскада​

20 – теплообменники СН​

21 - теплоизоляция​

Описание системы и принцип работы.​

Такая система с небольшими отличиями изготовлена мною и работаетуже много лет. Изготовлялась она и вводилась в эксплуатацию поэтапно.​

А теперь рассмотрим подробно конструкцию системы, принцип работы,​

особенности эксплуатации и расчетный режим работы. Питание холодной​

водой производится из напорной емкости 1 объемом 350 литров и распо-​

ложена она выше емкости 14. При этом вся система заполнена водой и следить необходимо только за уровнем воды в емкости 1. Вода поступает​

из скважины с температурой 10 С и затем уже в емкости немного подогревается теплым наружным воздухом. Это зависит от времени заливки и затем от режимов отбора воды.​

Первый каскад системы состоит из емкостей 2 и 3.​

На схеме они соединены последовательно, но можно и параллельно. Емкости без теплоизоляции и ничем не отличаются от тех плоских баков​

и бочек, что повсеместно народ применяет для душевых в летнее время.​

Есть только одна особенность. Подвод холодной воды производится снизу, а отбор горячей воды сверху. В таких емкостях вода в верхней части нагревается на 10 градусов выше температуры окружающего воздуха и скапливается в первую очередь вверху. В верхней облучаемой части бака не должно быть воздушных пробок, если они есть то эта часть поверхности бака практически исключается из теплообмена. Это и происходит если вода заливается сверху, а отбор производится снизу и тогда в верхней части всегда остается воздушная прослойка.​

В моей системе в качестве первого каскада используется стальной плоский бак 0,5 м. кв. площадью, 50 мм толщиной и объемом 25 литров.​

Назначение первого каскада - подпитка подогретой водой второго каскада при отборе воды из любой точки следующих каскадов.​

Второй каскад состоит из плоской стальной емкости 4​

таких же размеров как и в первом каскаде, но сверху она накрыта листом​

поликарбоната, а снизу и с боков теплоизоляция из пенопласта. Это уже​

простейший солнечный нагреватель. Корпус из дерева и вода внутрь не​

попадает. Вода в таком нагревателе нагревается уже на 20 градусов выше​

температуры окружающего воздуха и быстро не остывает если солнце зак-​

рывают облака и идет дождь. Из этого каскада уже может производиться​

отбор теплой воды по трубопроводу 6, а по трубопроводу 5 производится​

подпитка теплой водой теплоизолированной емкости 7 третьего каскада. Третий каскад состоит из теплоизолированной емкости 7 объемом около 300 литров – толщина теплоизоляции должна быть не меньше 100 мм. Два солнечных нагревателя 9 суммарной площадью 2 м.кв. На емкости установлен датчик температуры 8 - очень полезная вещь для нормальной эксплуатации. Трубопроводы 10,11 соединяющиу солнечные нагреватели с накопительной емкостью. Трубопроводы должны быть теплоизолированы, внутренний диаметр не менее 20 мм и теплоизоляция с экранами из фольги.​

Нижняя часть емкости 7 должна быть выше верхней части нагревателей не​

менее чем на 0.5 метра. При выполнении этих условий будет обеспечена нормальная естественная циркуляция теплоносителя в трубопроводах без циркуляционного насоса и обеспечен эффективный теплосъем с солнечных нагревателей при минимальном перепаде температур. Работает третий каскад​

следующим образом. Замечу только, что конструкция солнечных нагревателей этого каскада должна быть хорошая, например такая как описана выше, и коэффициент использования солнечной энергии в диапазоне температур 40 – 45 градусов не менее 0,5. В режиме хранения, когда температура нагревателей ниже температуры воды в емкости, циркуляция теплоносителя в трубопроводах отсутствует. Емкость 7 отключена от солнечных нагревателей 9 и тепловые потери в ней минимальные. Вода остывает очень медленно. Когда нагреватели начинают облучаться солнцем,​

те начинают нагреваться и температура в них становится выше температуры воды в емкости 7 - начинается циркуляция теплоносителя в​

трубопроводах 10,11. По трубопроводу 10 подогретая вода поступает в​

емкость 7, а более холодная из емкости 7 по трубопроводу 11 обратно в нагреватели. Это расчетный рабочий режим. Вода в емкости 7 начинает греться. Как только облучение нагревателей ослабевает или прекращается​

совсем, температура в них быстро понижается и становится ниже температуры в емкости 7. Циркуляция теплоносителя в трубопроводах 10,11​

прекращается, емкость 7 автоматически отключается от солнечных нагревателей и переходит в режим хранения с минимальными тепловыми потерями. Напоминаю, что вода в третий каскад поступает уже подогретой в​

предыдущих 1 и 2-м каскаде примерно до 35 градусов и затем уже догревается до 40 – 45 градусов. Третий более сложный и дорогостоящий каскад используется наиболее рационально. Греет воду не от 10 до 45 градусов, а от 35 до 45. Производительность его повышается в 3,5 раза, а предварительный подогрев осуществляется более дешевыми устройствами.​

Слив теплой воды из емкости 7 третьего каскада производится по​

трубопроводу 12, а подпитка производится из 2 – го каскада по трубопроводу 5. Подпитка теплой водой емкости 14 четвертого каскада​

производится по трубопроводу 13.​

Четвертый каскад аналогичен третьему.​

Устроен и функционирует точно так же. Отличия следующие. Расчетная​

температура воды 50-60 градусов. Солнечный нагреватель 18 один площадью 1 м. кв. Емкость 14 для хранения горячей воды имеет объем​

100 литров. В связи с тем, что температурный уровень уже довольно высокий 50-60 градусов, то значительно возрастают требования по таким техническим характеристикам – теплоизоляция емкости 14 и трубопроводов, минимальные тепловые потери у солнечного нагревателя.​

И здесь возникает проблема – изготовить солнечный нагреватель самостоятельно или приобрести готовый в торговой сети и заводского изготовления. Вот здесь и определяются преимущества каскадной системы​

нагрева воды. Дорогой покупной солнечный нагреватель греет воду не от​

10 до 60 градусов (перепад 50), а от 45 до 60 градусов (перепад 15).​

Производительность его возрастает примерно в 3 раза и воды с такой температурой требуется всего 20%. С вариантом где вся вода греется до​

60 градусов, а затем разбавляется холодной до нужной температуры можно и не сравнивать. Здесь Я не упоминаю еще о кпд солнечных нагревателей и всей системы в целом. В области более высоких температур он значительно падает. Не надо забывать об излучении, тепловые потери растут в 4-й степени и это напрямую относится к солнечным нагревателям. Если кто​

знает как опровергнуть преимущества каскадных систем нагрева воды​

будет интересно выслушать их аргументацию.​

И последнее – система проточная, за несколько десятков лет эксплуатации​

(примерно 40) никаких возбудителей замечено не было.​