Солнечный коллектор для бассейна

Устройство

Отличным решением для бассейна является солнечный коллектор, собирающий переносимую солнцем тепловую энергию. В отличие от солнечных батарей, создающих электричество, коллектор нагревает именно материал теплоносителя. В большинстве солнечный коллектор применяется в качестве прибора отопления и водоснабжения.

Есть несколько разновидностей коллекторов: вакуумный и плоский.

Вакуумная трубка – это сердце коллектора, отвечающее за поглощение света и впоследствии превращающее его в тепло.

Трубка, представляет собой две трубы из стекла, одна из которых вставлена в другую. Их торцы запаяны, а изнутри выкачан воздух. Внутренняя трубка выполнена чёрным цветом, позволяющим трубке поглощать свет.

Стекло произведено из специального боросиликата. Такой материал применяется в изготовлении варочных поверхностей для кухни. Материал обладает большой вязкостью и довольно устойчив к трещинам.

Трубки защищены от повреждений и изготовлены со стандартной толщиной (1.8 мм).

Тепловая трубка – переносящая тепло вверх в коллектор.

Коллектор представляет собой полностью изолированную коробку с находящейся в ней коллекторной трубкой. Коллектор отвечает за вывод тепла из трубок.

Корпус исполнен из алюминия, что облегчает монтаж. Он полностью герметичный и не пропускает влагу.

Утеплителем и термоизоляцией внутри служит минеральная вата.

Монтажная рама обычно изготавливается из нержавейки либо алюминия, в зависимости от места установки и погодных особенностей. На раме находятся все детали устройства.

Рассмотрим устройство плоского коллектора:

• защитное стекло;
• поглощающая поверхность;
• теплоизоляция;
• теплоноситель;
• медные трубки;
• алюминиевая рама;

Особенности работы

При монтировании солнечного коллектора для нагревания воды в бассейне своими руками предварительно необходимо разобраться с особенностями данных конструкций. Они отличаются по стоимости, тех материалов, технологий, которые применяются при сборке.

Если правильно, внимательно подойти к сборке своими руками коллектора солнечного для нагрева воды в бассейне, то он не уступит по качественным, техническим характеристикам своим профессиональным, производственным аналогам и в некоторых случаях превысит данные характеристики.

Несмотря на отличие материалов для монтирования солнечных коллекторов, принцип и особенности работы данных конструкций аналогичны.

Вакуумный

Для достижения большей эффективности, устройство нужно устанавливать на крыше. Собирательные способности коллектора не зависят от погоды и температуры воздуха. Монтироваться устройство, может, под любим наклоном, начиная от 5 до 90 градусов.

Вакуумные трубки устройства улавливают солнечную энергию. Проходя через прозрачную внешнюю трубку, энергия задерживается во второй колбе с нанесённым на неё абсорбентом.

Таким образом, абсорбент нагревается до определённой температуры и проникает через вторую колбу на тепловую трубку, а нагретый эфир, превратившийся в пар,переходит в рабочую часть тепловой трубки. Отдав тепло, пар превращается в конденсат и возвращается обратно в нижнюю часть трубки, затем цикл повторяется.

Плоский

Работа плоского коллектора основана на парниковом эффекте. Излучения солнца почти полностью поглощаются внешним стеклом, и примерно 90% энергии доходят до внутреннего поглотителя. При нагревании покрытие начинает излучать тепловую энергию.

Передача аккумулированной энергии к носителю тепла осуществляется при помощи медных либо алюминиевых элементов.

Нагревательная система для бассейна может быть как автономной, так и подсоединенной к системе отопления дома. Совместный обогрев вместе с коттеджем это очень удобно и экономично. Но об этом стоит задуматься на этапе строительства сооружений.

Коллектор представляет собой полотно с множеством металлических трубочек, внутри которых циркулирует вода. Вода нагревается солнечным светом и при помощи насоса поступает в водоем. Так происходит солнечный подогрев воды в бассейне. Рассмотрим, как его соорудить для нагрева воды собственными руками.

Для конструкции понадобятся:

• Брусья, рейки, мебельные уголки, шурупы, гвозди для их скрепления.
• Лист ДСП.
• Лист жести.
• Черная краска.
• Металлические или пластиковые трубки, переходники и держатели для них.
• Шланги для подачи воды в змеевик и отвода подогретой воды в бассейн.
• Насос для осуществления циркуляции воды по змеевику.
• Стеклопакет или стекло.
• Толстый утеплитель.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Этапы работ

Зачем подогревать воду солнечным коллектором в бассейнах

В первую очередь работоспособность коллектора для прогрева воды в бассейне предполагает обязательную установку фильтра перед баком, обратного и ещё воздушного клапана, предотвращающих обратный отток после сброса воды. Клапаны по стандарту должны размещаться на 1 метр выше воды.

Конструкция устройства:

• коллектор;
• насосы, обеспечивающие подачу, а также циркуляцию воды;система теплообмена, передающая тепло всей воде;фильтры защиты, очищающие воду;клапаны, исполняющие роль подачи воды;

Вода через фильтры подаётся в теплообменник из бассейна, где фиксируется температура. Если вода ниже необходимой температуры тогда она поступает в теплообменник. Если температура соответствует установленной, тогда вода откачивается обратно в бассейн.

Для открытых бассейнов оптимальная температура примерно 20 27 градусов. Обеспечивать необходимый комфорт бассейна обычными способами весьма накладно. Но используя солнечные коллекторы, есть возможность круглый год поддерживать необходимую температуру и при этом экономить.

Вода в бассейнах подогревается в основном в межсезонье (конец весны, начало осени), иногда даже летом, когда температура воздуха не систематически и не достаточно хорошо прогревается. Низкая температура воды может привести к простудным заболеваниям, как взрослых, которые в ней купаются, так и детей.

Домашние (частные) бассейны в основном характеризуются небольшими размерами, оптимальная температура воды для купания в данном виде водоема от 25ºС до 30ºС. Для предотвращения ощущения сильной прохлады, зябкости, отличие температурных показателей воды и воздуха должны быть в пределах 2-3 градусов.

Использование солнечного коллектора поможет поддерживать данные оптимальные температурные показатели воды. Данная конструкция исключает большие финансовые и трудовые затраты.

При использовании солнечного коллектора, закрытым типом бассейна можно пользоваться круглый год. 

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Рекомендации по установке

Устанавливая коллектор, стоит придерживаться несложных правил:

1. Всё оборудование категорически нельзя ставить на ровной площадке. Прокладка труб для обратной подачи обязательно должна быть выше, чем трубы прямой водоподачи. Таким способом устраняется возможность появления воздушных пробок, которые замедляют подогрев.
2. Для бассейнов закрытого типа устанавливать коллектор необходимо на южной стороне с максимально допустимым отклонением в 45 градусов.
3. Используя вакуумный коллектор с возможностью установки на плоские кровли (15 градусов), компасные ориентиры можно не применять. Такой вариант установки ориентируется на высоту солнца.
4. Как вариант, можно установить коллектор прямо над бассейном. Таким образом, коллектор будет играть роль неплохой теплоизоляции. К тому же такой вариант может обезопасить от перегрева теплоноситель.

Не избежать и естественной для всех обогревательных систем потери тепла. Тщательный расчёт при установке солнечного коллектора и бассейна, позволит снизить этот показатель и повысить эффективность.

Основные причины потери тепла:

1. Самый обычный обмен воды в среде и её испарение.
2. Разбрызгивание воды из бассейна или перелив за борта.
3. Грунт вытягивает тепло из бассейна.
4. Во время чистки фильтра для тёплой воды.
5. Потеря части тепла при первичном прогреве.

Возможности снижения потерь:

1. Потерю тепла, отдаваемую грунту в летнее время можно почти не учитывать. Грунт имеет плохую теплопроводность. И потери этого типа относительно невелики. Теплоизоляция ванны бассейна толщиной всего в 1 сантиметр, снижает примерно 80% потерь. Изоляцию блоками бетона необходимо ставить снаружи ванны, а для сборных бассейнов необходимо подкладывать специальные маты.
2. Бассейн необходимо защитить от ветра.
3. Потерей тепла во время чистки фильтров, можно не учитывать, если чистить фильтры не чаще раза в неделю.
4. Вследствие того, что ночью испарение выше, чем днём, бассейн нужно накрывать материалом с теплоизоляцией. Обязательно материал необходимо снимать в дневное время. Скопившуюся жидкость сверху материала нужно убрать, без попадания в бассейн.
5. Установленный поверх бассейна коллектор сохраняет тепло воды.

Применение вышеперечисленных методов в комплексе помогут ощутимо снизить потери тепла.

Селективное покрытие

Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.

Обзор цен

Цены на солнечные приборы напрямую зависят в большинстве от стран производителей и брендов. Основными производителями коллекторов считаются Европа, Китай и Россия. Качественные коллекторы плоского типа из Европы будут в разы дороже, чем китайские вакуумные коллекторы.

В отношении ценовой политики, российские устройства и китайские коллекторы будут ощутимо дешевле, чем европейские. Бренды Европы представляют плоские устройства с высоким качеством и с максимальной эффективностью для данного типа.

Российские плоские коллекторы ощутимо ниже качеством европейских. Однако, лучшие российские почти сравнимы с европейскими по показателям. В то же время худшие, можно сравнить с дешёвыми китайскими.

Лучшие китайские коллекторы плоского типа сравнимы с русскими. Выпускаемые же без бренда коллекторы, малоэффективны. В производстве вакуумных устройств китайцы довольно преуспели.

Приблизительные цены начинаются от 350 долларов и доходят до 2000 долларов и выше.

Экономить на коллекторе не стоит. Так как, покупка дешёвого прибора может сказаться на меньшем сроке гарантии и низком периоде эксплуатации. К тому же КПД применения плоского прибора в холодном климате в разы ниже, чем вакуумного.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.

Отзывы

Для тёплого климата отлично подойдут плоские коллекторы, являющиеся самым распространённым типом. Этот тип устройств одним из самых эффективных по своим показателям и длительности эксплуатации.

Преимущества:

• эффективность;
• простота конструкции;
• надёжность;
• эксплуатация круглый год;
• длительность эксплуатации;

Недостатки:

1. В отсутствие солнечной погоды, очень низкое КПД.
2. Ощутимые тепловые потери из-за воздушного зазора. Особенно заметны в холодное время (до 80%).
3. Сложность установки. Необходима точная ориентация и соблюдение угла наклона.
4. Парусность. При сильных рывках ветра, конструкцию может снести.
5. Сложность обслуживания, а также ремонта.

Оптимальным в холодном климате является вакуумный коллектор. Отличные показатели КПД и низкая потеря тепла.

Преимущества:

1. Весь год высокий КПД.
2. Работа с минимальными потерями зимой.
3. Низкая теплопотеря.
4. Обеззараживание.
5. Интенсивная работа.
6. Удобство монтажа. Конструкция разборная очень мобильна в перевозке.
7. Высокая надёжность.
8. Низкая парусность.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• минимальный угол наклона 20 градусов;
• исчезновение вакуума;

Изготовление своими руками

Соорудить коллектор с помощью подручных средств, не так сложно.

Что нужно:

1. Радиатор. Можно сварить трубы в качестве радиатора. Для отвода и подвода используются толстые трубы.
2. Деревянный короб для радиатора, с остеклённой передней частью.
3. Накопитель. Для хранения жидкость.
4. Аванкамера. Создающая в избытке давление.

Советы:

1. Чтобы воздух стравливался, нужно снизу теплообменников установить дренажные вентили.
2. Трубопровод должен быть теплоизолирован. Можно обмотать полиэтиленом, затем завернуть в ткань и покрасить в белый.
3. Необходим вентиль, для перекрытия циркуляции теплоносителя.
4. Задавать необходимую температуру, можно с помощью смесителя.

Изготовление короба:

1. Используйте доски размерами: 120 миллиметров (ширина) и 30 миллиметров (толщина).
2. Днище выполнить из фанеры, как вариант использование текстолита.
3. Теплоизолируйте днище, подойдёт минеральная вата, возможно, пенопласт. Затем закройте оцинковкой.

Радиатор:

1. Понадобится 15 труб (полудюймовых) по 1600 мм и 2 трубы (однодюймовых) по 700 мм.
2. В трубах (дюймовых) просверлите отверстие для перпендикулярного присоединения тонких труб. Отверстия необходимы соосные по одной стороне (шаг 45 мм максимум).
3. Свариваем конструкцию.
4. На лист оцинковки устанавливаем теплообменник. Фиксируем хомутом, возможна фиксация стальными полосками.
5. Внутри короба и трубы теплообмена красим в чёрный цвет. Снаружи всё в белый.
6. Устанавливаем стекло в короб. Зазор между трубами и стеклом соблюдаем 12 мм.

Изготовление накопителя – yа эту роль подойдёт абсолютно любой резервуар (герметичный) объёмом 200-400 литров. Накопитель тоже следует поместить в короб, а свободное пространство заполнить теплоизоляцией (опилки, пенопласт, вата).

Аванкамера – cосуд объёмом не превышающим 40 литров, необходимо на него установить водоподающее устройство (шар кран, как в туалетных бачках).

Сбор элементов:

1. Монтируем накопитель затем аванкамеру. Важно следить за перекрытиями, ведь в таких устройствах обычно собирается много воды.
2. Устанавливаем коллектор на крышу с наклоном примерно 35-40 градусов.
3. Расположить теплообменник нужно на расстояние 0.7 метра от накопителя.
4. Под аванкамерой должен расположиться накопитель, а под ним коллектор.
5. Соединяем элементы и подключаем к сети водопровода. Высоконапорные участки лучше подключать полудюймовыми трубами, а дюймовые для низконапорной сети.
6. Заполните устройство водой.
7. Проверьте герметичность.

Теперь можно приступить к эксплуатации.

Самодельный солнечный коллектор

• Первым делом сооружается каркас. Он должен быть прочным, чтобы выдержать вес полотна. Брусья скрепляются мебельными уголками. Желательно сделать таким образом, чтобы полотно могло наклоняться под разными углами. В зависимости от падения солнечных лучей. Тогда подогрев бассейна от солнечных батарей будет быстрее и эффективнее.

• Из брусьев сооружается полотно. Полотно представляет собой квадрат или прямоугольник. Это важная и основная часть конструкции. Полотно состоит из прочного ДСП, к которому крепится лист жести. Жесть покрывается черной матовой  краской. Черный цвет лучше прогревается. Если коллектор будет использоваться только летом, то дополнительный утеплитель не нужен. Короба и стекла будет достаточно. Если солнечный подогрев бассейна будет осуществляться в прохладное время года, то стоит уложить поверх змеевика утеплитель.

• Змеевик лучше сделать из медных трубок. Жесть быстрее прогревается. Готовый спаянный змеевик, также окрашивается черной краской и становится похож на черный шланг. Держатели под него крепятся к полотну на одинаковом расстоянии. Причем змеевик должен быть меньше на 15 см самого полотна с каждой стороны. А выходные трубки наоборот больше. К ним в будущем будут подведены шланги с водой.
• Также нельзя забывать, что солнечный коллектор для бассейна, должен быть оснащен автоматическими клапанами, которые будут выпускать образовавшийся водяной пар от горячей воды.
• Короб хорошо промазывают герметиком, чтобы воздуха практически не было.
• Закрывают стеклом.
• Подсоединяют шланги на вход и выход воды.
• Коллектор устанавливают недалеко от бассейна на ровную поверхность. Главное условие, чтобы место под коллектор освещалось как можно дольше. И не было тени от построек и деревьев.

Солнечный коллектор для подогрева воды в бассейне готов. И для его конструкции потребуется немного времени и затрат. Он окупит себя в первый же год. Особенно хорошо для тех мест, где частые перебои с электричеством. Таким коллектором можно обогреть не только воду в бассейне, но и душе.

Солнечный коллектор можно приобрести в специализированном магазине. Несмотря на то, что цена достаточно высокая, он оправдывает ее. Так как при установке такого коллектора на крыше или земле вашего участка вы:

• Нагреватель будет отапливать воду не только в бассейне, но и для душа, мытья посуды, полива в теплице.
• Пар от горячей воды пойдет на обогрев дома. Снизит затраты на электрический котел, и нагрузку на него.
• Работоспособность солнечной батареи 20 лет.
• Теплоноситель нагревает воду и подает в накопительный бак, которым может пользоваться вся семья.
• Красивый внешний вид.

Вывод

Для загородного дома, проблема с электричеством и отоплением зачастую стоит очень остро, тем более имеют приоритет решения, которые можно сделать своими руками. В нашей широте очень много солнечного света даже в зимний период. Поэтому использование солнечных батарей и коллектора, это самый лучший выход из положения.

Купить солнечный коллектор затратно, но выгодно, безопасно и экологически чисто. Специализированные компании правильно установят его и дадут гарантию на использование. Объяснят как правильно обращаться с аппаратурой. Для большей эффективности и поглощения света, элементарным уходом является своевременное удаление пыли с поверхности стекла.

---