Закон сохранения энергии практически похоронил мечту о вечном двигателе. Однако в распоряжении человека есть другой источник неиссякаемой и доступной каждому энергии — Солнце. Инженеры и народные умельцы разработали ряд отличных устройств, позволяющих использовать этот возобновляемый ресурс для благоустройства жилых домов. Одна из таких полезных конструкций — солнечный коллектор для отопления, изготовление которого доступно даже начинающему мастеру.
Варианты использования солнечной энергии
Солнечная батарея и солнечный коллектор — это устройства разного типа. Солнечные батареи используют не только для отопления дома. С их помощью энергия солнца преобразуется в электрическую энергию, накапливается в аккумуляторах, а затем используется для различных нужд: питание электроприборов, подогрев теплоносителя в системе и т. д. Это устройство можно сделать своими руками, но все же фотоэлементы, составляющие основу батарей, придется купить отдельно. Работа заключается в том, чтобы соединить фотоэлементы в цепь, зафиксировать их в специальном корпусе и правильно установить.
С помощью коллектора организуют солнечное отопление частного дома, используя непосредственно тепловую энергию. Солнечные лучи подогревают воду, которая затем поступает в отопительную систему дома. Использовать эту же систему можно и для одновременной организации горячего водоснабжения. Чтобы сделать солнечный коллектор не нужны специальные фотоэлементы. Народные умельцы успешно занимаются изготовлением таких солнечных систем отопления из подручных материалов.
Как устроен солнечный коллектор?
Солнечный коллектор представляет собой гидравлическую систему, которая состоит из трех основных элементов:
солнечной панели;
аванкамеры;
накопительного бака.
Солнечные панели, если говорить просто, это трубчатый радиатор, заключенный в короб со стеклянной передней стенкой. Его размещают в каком-либо солнечном месте, например, на крыше. Вода, поступающая в радиаторы солнечных панелей, нагревается и перемещается в аванкамеру. Здесь происходит замещение холодной воды уже горячим теплоносителем и поддерживается постоянное динамическое давление в системе. При этом в радиаторы солнечных панелей перемещается холодная вода, а горячая поступает в накопительный бак, из которого передается в отопительную систему дома. 
Размещать солнечный коллектор лучше всего на южной стороне крыши под углом в 35-45 градусов. Радиатор и внутреннюю часть короба лучше всего окрасить в черный цвет
В работе солнечного коллектора этого типа используется так называемый термосифонный процесс. При нагревании плотность воды изменяется, ее нагретые слои расширяются и вытесняют холодную воду. В результате для организации отопления на солнечных батареях не нужен насос, перемещение теплоносителя по системе происходит под действием естественных природных процессов.
Как сделать солнечный коллектор?
Для самостоятельного изготовления солнечного коллектора можно использовать самые разнообразные подручные материалы. Сначала изготавливают отдельные элементы системы, а затем их соединяют с помощью труб.
1 — изготовление солнечной панели. Чтобы сделать солнечную панель для отопления, понадобится короб и материал для радиатора. Короб обычно делают из фанеры. Стены и дно короба рекомендуется утеплить, например, слоем пенопласта, чтобы минимизировать потери тепла. Для изготовления радиатора можно использовать отрезки широких труб, которые соединяют между собой трубами меньшего диаметра.
Верх короба закрывают стеклом подходящего размера. Чтобы повысить эффективность работы солнечной панели, ее внутреннюю часть и радиаторы рекомендуется окрасить в черный цвет, а наружную сторону панели делают белой.
На этой схеме наглядно продемонстрирован один из вариантов создания панели для солнечного коллектора. Короб выполнен из досок и оргалита, закрыт стеклом
2 — аванкамера и накопительный бак. Для изготовления этих элементов солнечного коллектора понадобится пара подходящих емкостей. Для накопителя нужен довольно большой бак, его емкость должна варьироваться в пределах 150-400 л. Бак также следует утеплить, например, поместив в фанерный короб и заполнив окружающее пространство теплоизоляционными материалами: пенопластом, минеральной ватой, опилками и т. п.
Совет. Если баком подходящих размеров обзавестись не удалось, можно использовать несколько меньших емкостей, соединив их между собой.
Аванкамеру делают из небольшого бака, вместительностью не более 40 литров. Эта емкость должна быть герметичной и снабженной шар-краном или другим водоподающим устройством.
3 — сборка системы целиком. После того, как основные элементы готовы, их необходимо правильно разместить и соединить между собой. Сначала устанавливают аванкамеру и накопительный бак. При этом важно правильно соблюсти соотношение уровня жидкости в каждой емкости. Уровень воды в аванкамере должен располагаться выше уровня воды в накопителе более чем на 80 см.
Солнечную панель обычно размещают на крыше, оптимально — на южной стороне с уклоном к горизонту примерно 40 градусов. Расстояние между накопительным баком и радиатором должно составлять не менее 70 см. Таким образом в верхней точке системы размещается аванкамера, ниже ставят накопительный бак, а в самом низу находится солнечная панель.
Обратите внимание! В накопительном баке и аванкамере может находиться значительное количество воды. Еще на стадии проектирования системы следует соотнести максимально возможный вес теплоносителя и несущие способности перекрытия, на котором будет монтироваться солнечный коллектор.
Затем следует установить:
дренажную трубу накопителя;
дренажную трубу аванкамеры;
трубу подачи холодной воды к аванкамере;
трубу ввода холодной воды; трубу подачи холодной воды к смесителям;
трубу подачи горячей воды к смесителям трубу подачи горячей воды к накопительному баку;
«горячую» трубу солнечного радиатора;
трубу подпитки накопительного бака.
При этом на высоконапорных участках системы рекомендуется использовать полудюймовые трубы, а для низконапорных участков подойдут дюймовые трубы. Кроме того, следует использовать различные фитинги, переходники, сгоны и т. п. Подробно схема солнечного коллектора представлена на рисунке:
На схеме устройства солнечного коллектора отображено расположение аванкамеры, накопительного бака и солнечной панели, а также соединяющих их труб
Для ввода системы в эксплуатацию необходимо заполнить установку водой через нижние дренажные отверстия. Затем аванкамеру присоединяют к системе водоснабжения дома и регулируют уровень жидкости в коллекторе. Если все стыки герметичны, можно начинать эксплуатацию нового устройства.
Несколько советов по монтажу
При создании солнечного коллектора рекомендуется:
1.В нижней части системы следует установить дренажные вентили для вывода лишнего воздуха из системы.
2.Выполнить теплоизоляцию всех горячих трубопроводов.
3.Установить вентиль, прекращающий движение теплоносителя в случае резкого похолодания, чтобы не повредить систему.
4.При подводе горячей воды к устройствам потребления сделать смесители, поскольку температура жидкости может быть очень высокой.
Выполнение этих рекомендаций поможет сделать систему максимально эффективной.
