Воздушный солнечный коллектор

В наше время, когда исчерпываются природные ресурсы, люди все чаще ищут альтернативные источники энергии. А что может быть лучше энергии солнца – общедоступной, неисчерпаемой и, если можно так выразиться, дармовой?

И вот совсем недавно при изучении возможного применения солнечного света учеными был изобретен воздушный коллектор – прибор, поглощающий солнечную энергию и превращающий ее в тепло, которое впоследствии передается теплоносителю. Зачастую теплоносителем выступает жидкость, но нередко используется и воздух – более того, бывают ситуации, когда воздушные приборы даже более эффективны.

Чем отличается воздушный коллектор

Вполне очевидно, что главным отличием коллектора является используемый им в работе теплоноситель – в данном случае обыкновенный атмосферный воздух. В принципе, такое устройство выполняется сегодня в двух вариантах:

  • в виде плоской перфорированной или гофрированной панели;
  • в виде системы металлических труб, хорошо проводящих тепло.

Воздух здесь подогревается при контакте с металлом, а ребра на поверхности панели при этом лишь увеличивают теплоотдачу. Всю конструкцию желательно установить на южной стене здания, а также качественно теплоизолировать. Характерно то, что циркуляция теплоносителя бывает естественной и принудительной (с использованием вентиляторов).

Воздушные коллекторы могут работать при значительно меньшей температуре, чем жидкостные. К примеру, в обычной гелиосистеме оптимальная температура для работы коллектора – 50°С и выше, в то время как воздушным хватит и 25°С. Это позитивно сказывается на эффективности описываемых нами устройств, ведь чем ниже температура, тем меньшие теплопотери.

Сферы применения

Столь низкая популярность приборов объясняется очень просто: у воздуха достаточно низкая теплопроводность. Тем не менее, гелиосистемы воздушного типа широко используются:

  • в системах рекуперации воздуха;
  • в осушительных системах;
  • в воздушном обогреве дома.

Получается, что воздушные коллекторы вряд ли можно считать полноценной заменой жидкостных, но благодаря им вполне можно сократить коммунальные расходы.

Преимущества и недостатки

У воздушных гелиосистем, как и у всех творений рук человека, есть свои сильные и слабые стороны. К преимуществам можно отнести:

  • эффективность в воздушной сушке;
  • небольшую стоимость;
  • простую конструкцию.

Но есть и недостатки:

  • воздушными коллекторами нельзя нагревать воду;
  • они весьма габаритны (ввиду незначительной теплоемкости);
  • у них скромный КПД.

Обратите внимание! Чтобы повысить эффективность воздушных гелиосистем, их устанавливают в стены (южные, как мы помним) еще при строительстве здания.

Солнечный воздушный коллектор своими руками

Вы можете сделать такой прибор самостоятельно, благо конструкция его, как уже отмечалось, достаточно простая. Для этого потребуются дешевые и доступные материалы (некоторые даже умудряются использовать жестяные банки).

Но помните: такие коллекторы достаточно габаритны, поэтому вполне вероятно, что придется соорудить конструкцию на всю стену.

Изготовление прибора из водосточных труб

Такой прибор уж точно лучше сделать на всю стену. Осенью и весной он поможет вам существенно сэкономить на отоплении. Материалы подбирайте, учитывая габариты будущей конструкции.

Что потребуется в работе

  1. Доска толщиной 3,5–4 см.
  2. Хомуты для крепления.
  3. Минвата для утепления.
  4. Влагоустойчивая фанера толщиной не более 1 см (на заднюю стенку).
  5. Лист алюминия небольшой толщины.
  6. Алюминиевые водосточные трубы (желательно с прямоугольным сечением – так будет удобнее).
  7. Пенополистирол – с его помощью вы изолируете торцевые поверхности.

Технология изготовления

Для создания коллектора выполните следующие процедуры.

Первый этап. Сначала сделайте небольшой деревянный короб в виде открытого ящика. Его глубина должна быть чуть больше высоты водопроводных труб.

Второй этап. Надежно изолируйте заднюю и торцевые стенки. Поверх минеральной ваты уложите алюминиевый лист, к которому, в свою очередь, хомутами прикрепите трубы.

Обратите внимание! Для улучшения циркуляции воздуха с одной стороны короба трубы должны отступать приблизительно на 15 см от торца.

По краям трубы фиксируйте деревянной перегородкой, где предварительно проделайте крепежные отверстия в соответствующих местах.

Третий этап. Ввиду того что входное и выходное отверстия будут находиться с одной стороны конструкции, проделайте на противоположной стороне несколько деревянных перегородок для того, чтобы разделять потоки воздуха.

Четвертый этап. После монтажа окрасьте коллектор в черный цвет. Для передней панели отлично подойдет сотовый поликарбонат.

Помните: воздушный коллектор в собранном виде весит достаточно много, поэтому для монтажа вам понадобится несколько помощников. При установке используйте прочные и устойчивые опоры.

Затем подключите коллектор к вентиляции здания посредством утепленных воздуховодов. Также позаботьтесь о канальном вентиляторе, который будет нагнетать воздух в помещение.

Изготовления прибора из профнастила

Это еще более простая конструкция солнечного коллектора. Вы соорудите ее гораздо быстрее.

Первый этап. Сначала сделайте деревянный короб так же, как в предыдущем варианте. Далее по периметру тыльной стенки проложите брус (приблизительно 4х4 см), а на дно уложите минеральную вату.

Второй этап. Проделайте выходное отверстие в дне.

Третий этап. Уложите на брус профнастил и перекрасьте последний в черный цвет. Разумеется, если изначально он был другого цвета.

Четвертый этап. Сделайте перфорацию по всей площади профнастила для притока воздуха.

Пятый этап. При желании можете остеклить всю конструкцию поликарбонатом – это повысит температуру нагрева абсорбера. Но не забывайте о том, что нужно предусмотреть еще и выходное отверстие для притока воздуха извне.

Изготовление коллектора из пивных банок

Это практичная и дешевая альтернатива описанным выше моделям гелиосистем. Она характеризуется низкой себестоимостью, ведь главное – запастись достаточным количеством жестяных банок (это будет нетрудно для любителей «коки» или баночного пива).

Обратите внимание! Банки обязательно должны быть из алюминия – этот металл обладает высоким теплообменом и устойчивостью к коррозии. Поэтому при подготовке проверьте каждую банку с помощью магнита.

Технология изготовления

Первый этап. Сначала проделайте в дне каждой банки по три отверстия, каждое размером с ноготь. Сверху сделайте вырез в форме звезды и отогните края наружу – это улучшит турбулентность подогретого воздуха.

Второй этап. Далее обезжирьте банки и сложите их в трубы соответствующей длины (в зависимости от размеров стены). Дно и крышка будут почти идеально прилегать друг к другу, а незначительные зазоры между ними обработайте силиконом.

Обратите внимание! Силикон должен выдерживать перманентно высокую температуру, иначе ваша конструкция рассыплется в процессе эксплуатации.

Не смещайте банки, пока силикон полностью не высохнет. Можете использовать для этого самодельные шаблоны – две доски, сбитые под углом (своего рода желоб). Это обезопасит трубы от боковых смещений.

Третий этап. Далее приступите к сборке корпуса. Для задней стенки используйте лист обычной фанеры необходимого размера. Можете сверху и снизу короба установить специальные деревянные планки с отверстиями под трубы – так вы добьетесь более надежной фиксации.

Четвертый этап. Уложите трубы в короб и закрепите все тем же силиконовым герметиком. Потом выкрасите их черной краской – темные цвета, как известно, притягивают солнечные лучи. Между трубами проложите минеральную вату. Когда краска высохнет, закройте коллектор листом сотового поликарбоната.

В качестве заключения

В итоге хотелось бы отметить, что описанные нами конструкции гелиосистем позволяют добиться внушительного прироста температуры – зачастую в солнечный день в помещении на 25–30°С теплее, чем снаружи. Вместе с тем существенно улучшается и микроклимат в помещении, поскольку обеспечивается перманентное поступление свежего воздуха.

И еще один важный момент: такая конструкция не накапливает тепло, поэтому ночью она будет не нагревать, а охлаждать воздух в помещении. Эту проблему можно решить укрыванием коллектора после захода солнца.

Особенности и применение

Его главное отличие от жидкостных вариантов заключается в теплоносителе, роль которого играет обычный атмосферный воздух. По сути, такой коллектор представляет собой плоскую ребристую панель (нередко – перфорированную) или систему труб из теплопроводящего металла (впрочем, иногда используется и пластик). В таком коллекторе воздух нагревается за счет непосредственного контакта с металлом, а ребристость необходима для увеличения теплоотдачи. Вся система должна быть надежно теплоизолирована. Размещают воздушный коллектор на южной стене дома, а циркуляция воздуха может быть как естественной, конвективной, так и принудительной (с помощью вентиляторов).

схема воздушного солнечного коллектора

Работает он при гораздо меньших температурах, чем жидкостные модели. Так, в привычных гелиосистемах температура на коллекторах должна составлять более 45-50°С, для воздушных достаточно 25-30°С. Как следствие – уменьшаются теплопотери и повышается общая эффективность. Однако поскольку теплопроводность воздуха довольно невелика, используется подобный коллектор весьма ограниченно.

Его применяют главным образом в осушительных установках (в сельском хозяйстве), в системах воздушного отопления и в комплексах рекуперации воздуха в помещениях. То есть такие системы нельзя рассматривать как полноценную альтернативу жидкостным коллекторам, но они вполне могут уменьшить общие коммунальные расходы.

Плюсы и минусы

Как и любая система, воздушные солнечные коллекторы имеют свои достоинства и свои недостатки.

Достоинства воздушных коллекторов:

  • Простота конструкции;
  • Минимальная стоимость;
  • Эффективность в системах воздушной сушки.

К недостаткам же их относятся довольно невысокий КПД, невозможность использования для подогрева воды и довольно значительные габариты самих коллекторов (из-за небольшой удельной теплоемкости и низкой плотности воздуха).

Для повышения эффективности таких систем их часто интегрируют в стены с/х зданий еще на этапе проектирования

Изготовление своими руками

Поскольку солнечный воздушный коллектор отличается очень простой конструкцией, сделать его своими руками не так уж сложно. Для этого используются самые общедоступные материалы и подручные средства (некоторые изготавливают такие коллекторы даже из алюминиевых банок). Однако надо помнить, что подобные системы очень габаритны из-за особенностей воздушного теплоносителя, поэтому для получения ощутимого эффекта потребуется собрать изделия значительных размеров (нередко – на всю длину стены).

Коллектор из водосточных труб

Такой солнечный обогреватель лучше делать на всю стену дома. В весенне-осенний период он поможет ощутимо сэкономить на энергоресурсах. С учетом габаритов устройства, подбираются и материалы.

Для каркаса:

  • Доска порядка 30-40 мм толщиной;
  • Влагостойкая фанера (для задней стенки) порядка 8-10 мм толщиной.

Для абсорбера:

  • Водосточные трубы из алюминия (удобнее – прямоугольные);
  • Тонкий лист алюминия;
  • Крепежные хомуты.

Также понадобится минеральная вата для утепления задней стенки корпуса и пенополистрол для изоляции боковых поверхностей.

Воздушный солнечный коллекторСобирается такой солнечный коллектор следующим образом. Прежде всего делается деревянный корпус заданных габаритов (в виде открытого ящика), глубина которого на пару сантиметров больше высоты стенок труб. Затем задняя стенка и боковые поверхности надежно изолируются, а на слой минваты укладывается тонкий лист алюминия, к которому монтажными хомутами крепятся трубы. Для лучшей фиксации и обеспечения воздушной циркуляции трубы нужно уложить так, чтобы с одной стороны корпуса они отстояли от торца примерно на 20 см. Края труб нужно зафиксировать не хомутами, а деревянной перегородкой, в которой будут сделаны соответствующие вырезы.

Так как вход и выход этого коллектора будут располагаться с одной стороны, то с противоположного конца в корпусе должно быть несколько деревянных перегородок для разграничения воздушных потоков. После сборки коллектор окрашивается черной краской, а в качестве лицевой панели можно использовать сотовый поликарбонат.

Стоит помнить, что готовое изделие очень тяжелое, поэтому для его установки потребуется несколько человек. Размещается он с южной стороны дома на устойчивых опорах. К вентиляционной системе дома коллектор подключается через утепленные воздуховоды, а для доставки воздуха в комнаты применяется канальный вентилятор.

Коллектор из профнастила

Это более простой вариант воздушного коллектора. Его можно сделать своими руками гораздо быстрее. Точно также изготавливается деревянный короб нужных размеров, затем по периметру задней стенки прокладывается брус примерно 40х40 мм, на дно укладывается слой минеральной ваты. Единственное – в дне надо сделать выходное отверстие. Затем на брус укладывается лист профнастила с высоким профилем ребра и окрашивается черной краской (если сам лист другого цвета). Далее в профнастиле делается перфорация для протока воздуха.

Коллектор из профнастила

Всю конструкцию также можно остеклить поликарбонатом для увеличения температуры нагрева абсорбера, но при этом необходимо предусмотреть входное отверстие для забора холодного воздуха. У выпускного отверстия надо разместить небольшой вентилятор.

Такой самодельный коллектор дает менее значительный прирост температуры (обычно в солнечный день нагрев составляет порядка 28°С относительно наружного воздуха). Однако он позволяет значительно улучшить микроклимат в помещениях, так как обеспечивает постоянный приток свежего подогретого воздуха.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.