Солнечная батарея из пластиковых бутылок. Солнечный коллектор своими руками — как собрать гелиоколлектор. Сборка магистрали солнечного коллектора из пластиковых бутылок

Концепция проекта

Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.

Инструменты и материалы

Из инструментов потребуется:

Дисковая и ручная пила.
Электродрель.
Рулетка.
Отвертка.
Пистолет для силиконового клея.
Строительный степлер.

Материалы для коллектора:

Лист поликарбоната с полыми каналами.
Трубка из АБС-пластика.
4 заглушки на трубки.
2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
Туба силиконового герметика.
Баллончик с краской, если планируется окрашивание.

Материалы для рамы:

1 лист фанеры.
Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
Деревянный брус сечением 100×100 мм.
Полиэтиленовая пленка, скотч.
Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Материалы для организации циркуляции воды:

Подходящий резервуар или емкость для воды.
Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
Несколько хомутов для подсоединения шланга.

Для наглядности тестирования работоспособности водогрейного коллектора я использовал цифровой термометр.

Пошаговая технология сборки солнечного коллектора

Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:

Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).

Изготовление рамки и сборка панели

В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.
Поэтапная сборка корпуса описана ниже:

Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.

Заполнение системы

Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.

Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).

Тестирование и испытание солнечного водонагревателя

Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.

Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!

Заключение

По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.

Инженеры из далекой аргентинской провинции Тукуман разработали простой и дешевый солнечный водонагреватель из нескольких десятков пластиковых бутылок. И написали подробную инструкцию, которая стала настолько популярна, что ее использовали тысячи людей из разных уголоков испаноязычного мира.

Это устройство абсолютно свободно обеспечит 80 литрами теплой воды семью из 4-х человек. И все что вам понадобится для этого: 6 пластиковых бутылок и 2 метра шланга.

Пошаговая инструкция, как сделать солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок

1. Соберите по крайней мере 30 бутылок мягких одноразовых на 1-1,5 литра и снимите этикетку.

2. Купите в магазине 12 метров шланга для полива черного цвета (именно черного) 2 см в диаметре, 8 «Т-образных» переходников и два колена, рулон тефлона и два шаровых крана 2 см в диаметре.

3. В основании каждой бутылки проделываем отверствия, равные диаметру отверстия в горлышке. Можно дрелькой, а можно и раскаленной отверткой.

Затем продеваем бутылки на шланг, так чтобы на один ряд приходилось по 6 бутылок. У вас должно получиться 5 рядов бутылок с длиной шланга по 2 метра.

4. Соединяем шланги Т-образными переходниками.

5. Выкладываем всю конструкцию в утепленную пенопластом коробку и соединяем патрубками с бочкой на 80 л. (Для лучшего теплового эффекта можете застелить коробку фольгой. А пластиковые бутылки можете покрыть матовой краской из баллончика.)

6. Выставляем коллектор под углом 45 градусов на южной стороне крыши. (Для ветрозащиты можно прикрыть коллектор стеклом и прозрачным поликарбонатом.)

Наливаем воду и… вуаля! Уже через 15 минут вода в трубках нагреется до температуры 45-50 градусов и начнет циркулировать по принципу термосифона. Для хранения теплой воды вы можете использовать 200-литровую бочку, которую можно утеплить.

C олнечный коллектор из ПЭТ-бутылок

Константин тимошенко
Источник: delaysam.ru

Еще года два назад я экспериментировал с ПЭТ-бутылками на предмет изготовления из них солнечного водонагревателя - коллектора, который бы в дачный сезон снабжал бы мою семью горячей водой и для помывки и для хозяйственных нужд. И вот наконец в этом году дошли до него руки.

Скопив за зиму достаточно много ПЭТ бутылок из под питьевой воды, я решил сделать из них солнечный коллектор - водонагреватель. Купил так же трубу из полипропилена диаметром 50 мм, пару пробок - заглушек и приступил к работе. На длине трубы умещалось 20 ПЭТ-бутылок по 2 литра каждая. Таким образом объем солнечного коллектора должен был составить около 40 литров воды. Объем вполне достаточный для суточных нужд в части мытья посуды и помывки.

Высверлив в трубе нужное количество отверстий под бутылки, я столкнулся с проблемой герметизации стыка бутылки и полипропиленовой трубы. Силиконовый и акриловый герметики наотрез отказывались к ней прилипать и отлетали как листья от капустного кочана. Вроде плотно держаться, а чуть надавил - отходит целиком. Выход нашелся в использовании термоклея. Но и тут не обошлось без сюрпризов. Клей вроде хорошо приставал, но тоже, отслаивался пластами. Пришлось взять паяльник, и тщательно втереть (вплавить) клей в полипропилен по периметру отверстия. Тоже пришлось сделать и с бутылками. Клей пришлось вплавить в их горловину. После этого удалось достаточно прочно и надежно вклеить бутылки в трубу.

В одной с торцевых пробок я врезал штуцер для подсоединения к водопроводу. Водонагреватель предполагался накопительный. Т.е. с открытием крана он наполнялся водой (40 литров), вода нагревалась и сливалась в термос-накопитель. Бутылки должны были располагаться под углом примерно 20−30 градусов, горлышком вниз. Что бы воздух в бутылках не мешал заполнению их водой, в самой верхней части всех бутылок было проделано небольшое отверстие (2−3 мм).

Для того, что бы коллектор не «разъезжался» под тяжестью заполнявшей его воды, был сделан ящик из доски шириной 150 мм. На дно ящика был уложен слой пенополистирола в 50 мм и покрыт сверху бытовой фольгой. Это сделано для термоизоляции ПЭТ-бутылок и для повышения эффективности работы солнечного коллектора.

Итак, вся система была уложена в ящик и подключена к системе водопровода. Бутылки я покрыл черной матовой краской из баллончика, помня о своих экспериментах с ПЭТ-бутылками для нагрева воды (Солнечный проточно-накопительный водонагреватель читайте ниже) . После заполнения солнечного коллектора водой я вставил в одну и бутылок датчик от электронного термометра, что бы следить за температурой воды и воздуха.

Сам корпус солнечного коллектора был ориентирован на восток (увы, крыша уже была готова...). Но поскольку ее наклон достаточно маленький (примерно всего 20−25 градусов), потери эффективности должны были быть небольшие. Фактически можно было считать, что коллектор расположен практически горизонтально.

Первый день работы коллектора выдался с «переменной облачностью». Но солнца было достаточно много и вода нагрелась по 48−50 градусов к 14 часам. Корпус коллектора не был ничем закрыт и поскольку дул ветер средней силы, я понимал, что бутылки как нагреваются от солнца, так и охлаждаются ветром. Да и 50 градусов для горячей воды - не так много. Помыться, посуду помыть - нормально. Но без «запаса», Даже слитая в термос такая вода быстро остынет даже на следующий день.

Поэтому я решил сделать ветрозащиту бутылок с помощью нескольких кусков стекла, лежавшего у меня с незапамятных времен. Приклеил стекло на несколько точек силиконовым герметиком, но оставил микрощели для проветривания на случай его запотевания.

День выдался не ясный, а тоже с переменной облачностью. Но воздух был прозрачный, почти без дымки. Поэтому солнце светило ярко, хотя и не «на 100%». С установкой стекол нагрев начал происходить гораздо интенсивнее, чем без них... Температура в 50 градусов (исходная температура воды около 15 градусов) была достигнута примерно к часу дня и далее продолжала повышаться, хотя солнце перевалило через «перпендикуляр» к плоскости солнечного коллектора.

Примерно в 16 часов «случилось страшное». При достижении температуры воды в 65 градусов (о чем я и не мечтал) коллектор просто начал разрушаться! Термоклей размягчился настолько, что перестал выдерживать даже минимальное давление воды и места соединения ПЭТ-бутылок и полипропиленовой трубы стали «плакать». Но это еще полбеды. Стали коробиться сами ПЭТ-бутылки! Понятно, что температура их «корпуса» превысила предельную для ПЭТ и была больше, чем температура воды. Я знал, что ПЭТ коробится при высокой температуре, но не ожидал что эта температура будет достигнута в примитивном по конструкции солнечном коллекторе. Таким образом, мой солнечный коллектор - водонагреватель прекратил свое существование во время «испытаний».

Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?

1. Можно сделать простой и чрезвычайно дешевый солнечный водонагреватель - коллектор из ПЭТ- бутылок. Себестоимость его не превысит и 10$! Бутылки - условно-бесплатно, труба 2 метра 50 мм - 60 руб, пара крышек-заглушек - еще 40 руб. Пара стержней термоклея - 30 руб. штуцер для подключения к водопроводу, обрезки пенопласта, доски, стекла или полиэтиленовая пленка...

Единственный недостаток - температура нагреваемой им воды не должна превышать 50−55 градусов. Иначе - солнечный коллектор разрушится. Проблему термоклея можно решить путем изготовления штуцеров. Например, взять трубку (алюминиевую ил медную), и нарезать на ее внешней стороне резьбу. И парой гаек закрепить крышку бутылке на коллекторе подводящем воду. А бутылку просто вкрутить в собственную пробку.

В принципе такая температура воды (50 градусов) достаточна для бытовых нужд. Возможно, в самые жаркие месяца лета не стоит повышать эффективность солнечного водонагревателя. Пусть лучше немного недогревает, чем плавится. А в демисезонные месяцы - стоит коллектор прикрыть стеклом.

2. Потенциал у солнечного коллектора - водонагревателя даже в средней полосе России есть! И потенциал огромный! С апреля-мая и по сентябрь включительно (фактически весь дачный сезон) солнечный коллектор - водонагреватель должного размера и конструкции может обеспечивать горячей водой обычную семью, экономя при этом сотни (а может и тысячи) рублей семейного бюджета, которые тратятся на электроводонагреватели и их работу.

Разумеется, следует придумать что то более надежное и термоустойчивое, чем ПЭТ-бутылки для применения в солнечном коллекторе - водонагревателе. И разумеется - бюджетное. Например - алюминиевые банки....

Солнечный проточно накопительный водонагреватель из ПЭТ бутылок

Экспериментируя с элементами проточно - накопительного солнечного водонагревателя из пластиковых ПЭТ бутылок, я как то заметил, что температура темной (коричневой) бутылки из под пива, даже на ощупь выше, чем у прозрачной из под воды. Это натолкнуло меня на мысль провести простой эксперимент с бутылками разных цветов и видов, с целью выявить самые эффективные из них с точки зрения нагрева.

В самом начале я считал, что нет лучше бутылки для водонагревания, нежели прозрачная. Солнце греет воду непосредственно, без посредников. Как же я заблуждался! Самые первые результаты опытов развеяли мои теории в пух и прах.

Условия проведения эксперимента были просты. Я просто выставил ряд бутылок у стенки сарая, которая обращена примерно на юго-восток. Поскольку условия для всех бутылок были совершенно одинаковы, я никак их не термоизолировал и ориентировал. Т.е. именно так, в спартанских условиях эта бывшая в употреблении ПЭТ тара и должна была проявить свой истинный характер.

Были подготовлены бутылки согласно списку в таблице. При этом я использовал следующие соображения.

1. Подразумевалось, что экранирование задней (неосвещенной части бутылки) алюминиевой фольгой позволит отразить непоглощенные водой ИК-лучи и отразить их обратно в бутылку.

2. Зачернение задней части бутылки (резино-битумной мастикой из аэрозольного баллончика) позволит «поглотить» прошедшие через бутылку ИК-лучи. Одна из бутылок была зачернена сплошь, т.е. со всех сторон и стала черной и матовой.

Все было сделано накануне и на следующий день все бутылки встретили рассвет на месте проведения эксперимента. Учитывалось и температура окружающего воздуха (в тени поблизости) и ветер, обдувающий бутылки.

Солнце в этот день светило сквозь небольшую дымку, т.е. не давало полного накала, но поскольку все были в равных условиях, это можно не учитывать.

Результаты этого эксперимента приведены в таблице. Кстати, если кто то думает, что вода в 52 градуса - это «так себе» - попробуйте подержать в ней руку, хотя бы минуты 2... Только запасите послеожоговой мази побольше... А заодно измерьте температуру горячей воды из крана в квартире. Вряд ли она будет сильно выше.

Какие выводы можно сделать?

1. Собственно прозрачная вода - весьма плохой поглотитель ИК-лучей. Они практически проходят сквозь нее не задерживаясь. Как видите, прозрачная бутылка осталась самой «холодной». Нагрев можно смело отнести за счет неабсолютной прозрачности самой бутылки, а не непосредственного нагрева воды в ней.

2. Наличие фольги на задней стенке бутылки так же слабо влияет на нагрев. Уж не знаю почему. Возможно нагрев происходит только на передней стенке бутылки, возможно фольга кроме линзы отражателя выполняет еще и роль радиатора - охладителя.

3. Прозрачная с зачерненным дном выглядит уже гораздо лучше (на 8 %). Но очевидно, тут начинало сказываться и изменение угла освещения солнцем. По мере изменения угла освещения, изменялась и площадь задней поглощающей поверхности.

4. Лучше всех проявила себя именно полностью зачерненная бутылка. Черная матовая поверхность практически полностью поглощала ИК-лучи. А поскольку ПЭТ бутылка круглая, угол освещения не имеет принципиального значения.

5. Так же весьма неплохо проявили себя и бутылки из темного пластика. Это говорит о том, что поглощение тепла ПЭТ-бутылками идет в основном стороной, обращенной к солнцу. И очень слабо - собственно «внутренностями» бутылки (водой). И совсем никак - задней стороной.

Это позволяет сделать вывод о том, ЧТО собственно должен представлять из себя солнечный коллектор из пластиковых ПЭТ бутылок.

Это должен быть ящик, с хорошо утепленным дном, куда уложены ПЭТ бутылки. Сторона бутылок, обращенная к солнцу, должна быть зачернена какой либо матовой краской (тот же «Кузбасс-лак» или резино-битумная мастика). Сверху ящик закрыть либо тонким стеклом, либо затянут полиэтиленовой пленкой, для защиты от ветра.

Такая конструкция солнечного проточного или накопительного нагревателя из ПЭТ бутылок будет самой эффективной. Кстати, эти же результаты позволяют прикинуть конструкцию и наиболее эффективного «классического» водонагревателя. Совершенно очевидно, что его «зеркало» вовсе не обязательно должно быть прозрачным. А уж если оно прозрачное - то «дно» должно быть абсолютно теплопоглощающим.

Теперь поговорим о «месте» такого нагревателя в системе дачного водоснабжения горячей водой.

Разумеется, наличие на крыше подобного нагревателя еще не гарантирует, что у вас будет горячая вода. Бывают и продолжительные ненастья, и по ночам, особенно в демисезонье, вода будет в таком нагревателе сильно остывать.

Мне думается, что подобный водонагреватель выполняет 2 функции.

А) Позволяет вам за «сущие гроши» убедиться, что солнечный водонагрев возможен и это реальность. Ведь не каждый решится вот так с бухты-барахты строить солнечный коллектор, вкладываясь в солидные деньги ради пока эфемерной экономии электричества, дров, денег. Этот водонагреватель за 500 рублей окупится за сезон и даст вам прочувствовать прелесть момента.

Б) Этот водонагреватель позволит РЕАЛЬНО вам экономить деньги в виде дров, электричества, газа и т.д. работая в качестве системы водоподготовки для ЛЮБОГО промышленного водонагревателя.

Расход горячей воду в каждой семье свой. Но в любом случае, она должна быть и всегда. Поэтому, как только заканчивается нагрев воды в солнечном коллекторе, ее сразу следует отправить в хорошо термоизолированный накопитель, из которого и происходит расход горячей воды. В этом же накопителе должен быть установлен и ТЭН, который позволит получить горячую воду в период продолжительного ненастья. Либо к нему можно подвести дровяную водогрейку.

Но в любом случае, собственно солнечный водонагреватель - лишь часть системы подготовки горячей воды. Тогда горячая вода будет в доме или душе всегда и круглосуточно. Хотя конечно его можно использовать и сам по себе. Просто горячая вода буде готова к обеду.

Когда на улице жарко, в мире существенно возрастает количество такого мусора как пластиковые бутылки. Это бутылки от минеральной воды, от соков, пива и много другого. Одним автором был предложен способ, как этот материал можно использовать при создании очень полезной самоделки . Речь идет о таком устройстве как солнечный коллектор, который позволяет получать бесплатно горячую воду от солнечной энергии.

Автором этой самоделки стал бразилец по имени Jose Alano. Ее особенность в том, что такой коллектор способен активно работать как при восходе, так и закате солнца. Все дело в том, что солнечные лучи проникают сквозь бутылку и нагревают воду. Если же говорить о коллекторах со стеклом, то там солнечные лучи отражаются от поверхности, если не проходит под углом близкому к 90 градусам.

Материалы и инструменты для самоделки:
- пластиковые бутылки (их количество зависит от масштаба коллектора);
- тетра пака от сока или молока;
- ПВХ труба с внешним диаметром 20 мм и тройники (можно использовать медную трубку, но это дорогой материал);
- картон;
- канцелярский нож;
- черная термостойкая краска;
- ножницы;
- накопительный бак.

Процесс изготовления коллектора:

Шаг первый. Подготовка бутылок
Для создании коллектора нужны бутылки одинаковой формы, поэтому нужно немного постараться и найти их подходящее количество. Это нужно для того, чтобы можно было вставить бутылки друг в дружку, таким образом, образуется цепь из бутылок.

Когда бутылки найдены, нужно их вымыть и снять этикетки. Далее берется картон и из него изготавливается шаблон. Впоследствии, используя этот шаблон, у бутылок нужно отрезать нижнюю часть на заданном уровне. Это удобно делать канцелярским ножом.

Шаг второй. Делаем абсорбер
Чтобы сделать абсорбер понадобится тара от молока или соков (тетра паки). Пакеты нужно хорошенько промыть, поскольку содержимое при нагревании закиснет, и будет издавать неприятный запах. После сушки материал нарезается так, как указано на картинках. После этого его нужно покрасить черной краской (термостойкой).

Шаг третий. Собираем коллектор
Теплообменник собирается из ПВХ труб, диаметр которых составляет 20 мм. Для этих целей нужно использовать только те трубы, которые предназначены для горячего водоснабжения. Уголки и тройники в верхней части соединяются с помощью клея для ПВХ. Чтобы повысить КПД коллектора, трубы нужно покрасить в черный цвет.

Собирается конструкция следующим образом. Сперва нужно взять бутылку и надеть ее на бутылку горлышком вперед. Затем берется абсорбер (тетра пак) и вставляется в бутылку до упора. Длина трубы составляет порядка 105 см, при этом количество бутылок на ней собранных таким образом не должно быть более пяти.

Шаг четвертый. Установка коллектора
Для установки коллектора понадобится деревянная или металлическая опора. Его нужно развернуть так, чтобы на него падало солнце, нужно ориентироваться на южном направлении.

Чтобы вода могла циркулировать естественным образом, бак нужно разместить по уровню выше коллектора. Теперь холодная вода будет опускаться вниз, так как она тяжелее, а горячая будет расширяться и поступать в бак. Расстояние от коллектора до бака должно быть минимум 30 см, тогда циркуляция будет проходить с нужной интенсивностью. Благодаря такому подходу никакие помпы не будут нужны. Бак нужно утеплить, чтобы снизить тепловые потери.

Еще систему можно оснастить турбулентным редуктором. Он нужен для того, чтобы горячая вода поступала в бак плавно и без напора, при этом плавно перемешиваясь с холодной. Изготавливается он из бутылки с закрытым дном, в ней нужно сделать ряд отверстий.

Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.

Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.

Из чего можно сделать гелиосистему

Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:

корпус;
абсорбер;
теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;
отражатели для фокусировки солнечных лучей.

Заводской коллектор для нагрева воды от солнца работает следующим образом:

Абсорбция тепла - солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.
Теплопередача - абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом.
ГВС - используется два принципа подогрева горячей воды:
1. Прямой нагрев - горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
2. Второй вариант - обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.
  Теплоноситель разогревает змеевик, посредством чего и передает тепло воде, находящейся в емкости. При открытии крана нагретая вода из теплоаккумулирующей ёмкости поступает к точке водоразбора. Особенность гелиосистемы с косвенным нагревом в способности работать в течение всего года.

Принцип работы, используемый в дорогостоящих заводских гелиосистемах, копируется и повторяется в коллекторах, изготавливаемых своими руками.

Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:

поликарбоната;
вакуумных трубок;
ПЭТ бутылок;
пивных банок;
радиатора холодильника;
медных трубок;
ПНД и ПВХ труб.

Судя по схемам, современные «Кулибины» отдают предпочтение самодельным системам с естественной циркуляцией, термосифонного типа. Особенность решения в том, что накопительную емкость располагают в верхней точке ГВС. Вода самотеком циркулирует в системе и подается потребителю.

Коллектор из поликарбоната

Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

две штанги с нарезанной резьбой;
пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
2 заглушки.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

Коллектор из вакуумных трубок

В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.

Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.

Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.

Гелиосистема из пластиковых бутылок

Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:

12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;
8 Т-образных переходников;
2 колена;
рулон тефлоновой пленки;
2 шаровых крана.

При изготовлении солнечных коллекторов из пластиковых бутылок внизу основания делают отверстие, равное диаметру горлышка, куда вставляют резиновый шланг, либо ПВХ трубу. Коллектор собирают в 5 рядов по 6 бутылок на каждой линии.

В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.

Коллектор из алюминиевых пивных банок

Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.

Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.

Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:

банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;
теплообменник - используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;
клей для склеивания банок между собой;
селективная краска.

Поверхность банок окрашивается в темный цвет. Короб накрывают толстым стеклом или поликарбонатом.

Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.

Гелиосистема из холодильника

Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.

Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.

Коллектор из медных трубок

Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:

трубы диаметром 1 1/4", используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;
трубы на 1/4", используемые в системах кондиционирования;
газовая горелка;
припой и флюс.

Корпус радиаторной решетки собирается из медных труб с большим диаметром. В поверхности просверливают отверстия равные 1/4". В полученные пазы вставляют трубы соответствующего диаметра. Радиатор закрывают стеклом или поликарбонатом. Медь окрашивают селективной краской.

Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов

При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.

Из металлопластиковой трубы гелиосистемы не делают из-за резиновых уплотнителей фитингов, не выдерживающих сильного нагрева. При интенсивном солнечном излучении нагрев в коллекторе достигает 300°С. При перегреве уплотнительные прокладки обязательно дадут течь.

Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.

Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:

Солнечный коллектор из ПНД трубы - для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.
Солнечный коллектор из ПВХ труб - популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.

Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:

Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.

Как сделать селективное покрытие

Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.

Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:

Самодельное селективное покрытие коллектора - используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
Специальные абсорбирующие покрытия - можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.

Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.

Самодельная или заводская гелиосистема - что лучше

Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.

Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой - то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.

Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.

Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.