Солнечные воздушные коллекторы (Рис.1) приобретают все большее число сторонников. Это решение, которое открывает хорошие возможности за сравнительно небольшие деньги для улучшения атмосферы в помещениях. Они действительно заслуживают того, чтобы на них обратили более пристальное внимание.
Солнечный воздушный коллектор , применительно к частному домовладению, выполняет три функции. Первая – дополнительный обогрев помещения. Вторая - вентиляция и фильтрация воздуха в помещении. Третья – осушение помещения при периодическом отоплении его в холодное время.
В работе солнечных воздушных коллекторов практически нет ограничений – электричества и газа не нужно, воздух в качестве теплоносителя не закипает и не замерзает. Такого понятия как «стагнация гелиосистемы» как в жидкостных коллекторах, просто нет.
Быстрый прогрев воздуха в помещении до нужной температуры – тоже одна из особенностей солнечных воздушных коллекторов. Несмотря на то, что воздух имеет меньшую теплопроводность в 28 раз и меньшую удельную теплоемкость в 4 раза, чем вода, он как теплоноситель подвижен, хорошо регулируется (по температуре и количеству). Воздух обеспечивает быстрое изменение температуры и более равномерное распределение тепла внутри помещений. Он безопасен в пожарном отношении. Нагретый воздух можно распределять по существующим каналам вентиляционной системы.
Принцип действия.
Солнечный воздушный коллектор (СВК) – это тепловой абсорбер, в котором в качестве рабочего тела (теплоносителя) используется воздух, а в качестве источника тепла – солнечное излучение. Холодный воздух попадает в систему каналов, где он нагревается контактируя с поверхностью абсорбера, нагретой солнечным теплом, и затем поступает в обогреваемое помещение.
Солнечные воздушные коллектора делятся на три основные группы по системе циркуляции воздуха: внутренняя циркуляция/рециркуляция (забор холодного воздуха происходит внутри отапливаемого помещения) (Рис.2б), внешняя циркуляция (забор холодного воздуха осуществляется с улицы) (Рис.2а), комбинированная циркуляция (забор холодного воздуха может осуществляться из обоих источников по очереди или одновременно) (Рис.2в).
По способу организации теплового потока в солнечном воздушном коллекторе эти устройства делятся на два типа: с естественной циркуляцией (пассивный тип) и с принудительной циркуляцией (активный тип). В первом типе, в организации движения воздуха действуют законы конвекции и гравитации, во втором типе, движение воздуха осуществляется при помощи вентилятора.
В современных солнечных воздушных коллекторах устанавливают миниатюрную фотоэлектрическую (солнечную) панель, от которой происходит питание вентилятора 12В/12Вт постоянного тока. Это снижает пожароопасность системы до нуля, по сравнению с питанием вентилятора от 220В домашней сети.
Устройство.
Солнечные воздушные коллекторы, продаваемые на рынке в России, представляют собой плоские коробчатые устройства (похожи на плоские водяные коллектора), состоящие из: алюминиевой рамы, фронтального прозрачного стекла, абсорбера (металлическая пластина окрашенная в черный или темно-синий цвет, иногда гофрированной и/или с перфорацией), коробчатых воздуховодов, утеплителя (плита из стеклянной или базальтовой ваты), пластиковой задней стенки, вентилятора, фотоэлектрической мини-панели, обратного воздушного клапана, выключателя и провода, вытяжного блока и крепежных элементов (Рис.3).
Назначение.
Первая функция солнечных воздушных коллекторов это обогрев помещения. Холодный воздух находящийся в нижней части помещения или снаружи попадает в коллектор, где нагревается и через верхний вытяжной блок возвращается в помещение (Рис.4).
Одновременно с выполнением обогрева помещения при использовании наружного воздуха воздушный солнечный коллектор выполняет вторую функцию – вентиляция помещения и приток свежего воздуха. На выходе из воздуховода коллектора в помещение устанавливается фильтр, тогда даже при рециркуляционном режиме, можно получить очистку воздуха в помещении.
Теперь рассмотрим третью функцию солнечного воздушного коллектора, за что его полюбили дачники и прочие владельцы строений, в которых проживание осуществляется не постоянно.
Солнечный воздушный коллектор не дает отсыревать помещениям, система отопления в которых работает периодически. Эту проблему не решить простым проветриванием помещений, так как влажность холодного воздуха выше, а его влагоабсорбционные свойства ниже. Достаточно взглянуть на Психометрическую диаграмму Молье и мы увидим, что когда воздушный коллектор забирает с улицы воздух с температурой -10°С и влажностью 70%, он нагревает воздух на 15°С-40°С, пусть до температуры +10°С, то влажность этого воздуха уменьшается до 15%, а влагоабсорбционные свойства подаваемого в помещение воздуха увеличиваются в 7-9 раз (Рис.5).
Соответственно СВК предохраняет дом от появления плесени, неприятного запаха, от промерзания и соответственно преждевременного разрушения отсыревших конструктивных элементов.
Очень актуальна эта функция воздушного солнечного коллектора так же для бань (Рис.6) и крытых бассейнов (Рис.7).
Необходимо упомянуть и об еще одной функции воздушных солнечных коллекторов, которая не сильно актуальна для частного домовладения в наших широтах, но всё же.
Помимо генерации тепла солнечный воздушный коллектор может выполнять барьерные и теплозащитные функции.
В этом случае коллектор занимает всю поверхность стены или крыши. Наружная поверхность коллектора и стена здания образуют так называемый фасад с двойной оболочкой. Таким путем можно «накрыть» стены, крыши и наклонные элементы зданий (Рис.8).
Наружная часть такого фасада выполняет с одной стороны барьерную функцию (защита внутренней части – т.е. собственно стены здания от намокания), с другой – это теплопоглощающая поверхность, хорошо пропускающая тепло на свою внутреннюю сторону. Ее обычно выполняют гофрированной с мелкой перфорацией.
Такой фасад с двойной оболочкой внутри разделен на вертикальные секции. Наружная поверхность фасада нагревается солнечным теплом и передает это тепло воздуху между наружной и внутренней стенками. Нагретый воздух активно поднимается вверх, где его отбирают внутрь помещений для подогрева здания. Очень часто, как и в обычных солнечных воздушных коллекторах, горячий воздух здесь используется в сочетании с системой вентиляции – непосредственно или косвенно. Восходящий поток горячего воздуха в полости фасада с двойной оболочкой одновременно подсушивает стену здания и улучшает его теплоизоляционные характеристики.
Эти свойства высоко оценили в странах с холодным и/или сырым климатом. Солнечный воздушный коллектор типа «солнечная стена» здесь не столько используется для отопления или подогрева воздуха в системе вентиляции, сколько выполняет энергосберегающие функции.
У нас в стране распространение получили индивидуальные солнечные воздушные коллектора не большой площади в применении к сезонным, периодически посещаемым и потому не постоянно отапливаемым объектам: дачи, бани, гаражи, мастерские, студии, склады.
В конце текста необходимо сказать немного о недостатках солнечного воздушного коллектора:
- воздушный солнечный коллектор работает только при наличии солнца, эффективность его в пасмурные дни будет около нулевой.
- при низкой температуре, даже в солнечный день, лучше переключать коллектор на режим внутренней циркуляции.
- при установке коллектора необходимо сверлить одно-два больших отверстия в несущей стене или в крыше (в зависимости от места установки).
Рис.9 Примеры различных вариантов крепления коллекторов на стене дома.
Однако, применяя воздушный солнечный коллектор, мы можем решить следующие проблемы (Рис.9):
- Вентиляция и фильтрация воздуха в помещениях.
- Поддержание сухой атмосферы в помещениях, в которых не постоянно работает отопление.
- Дополнительное отопление помещений.
В качестве теплоносителя в системе солнечного отопления используется воздух. Солнечные коллекторы нагревают его и направляют для отопления дома или нагрева теплоаккумулятора. Воздушный тип системы солнечного отопления – самый простой и дешевый способ реализации солнечного обогрева дома.
Основные черты системы воздушного отопления:
- Тип системы отопления – воздушная солнечная раздельная, т.е. технический воздух не смешивается с воздухом помещений
- Воздушный подогрев пола первого этажа
- Воздушные солнечные коллекторы, интегрированные в кровлю и южный фасад дома.
- Водяной сезонный теплоаккумулятор большой теплоемкости.
- Вспомогательный источник тепла – камин и инфракрасное пленочное отопление в санузлах.
- Запас мощности – 30 % для самых холодных зимних месяцев – декабря и января.
Основные компоненты системы солнечного отопления:
- Солнечные водушные коллекторы, интегрированные в кровлю и южный фасад
- Водяной теплоаккумулятор
- Система распределения воздуха
Особенностью системы солнечного воздушного отопления является то, что все ее элементы встроены в здание и являются его неотъемлемой частью. Это сводит к минимуму количество воздуховодов и теплопотери при хранении и перемещении тепловой энергии. Важным преимуществом системы отопления является то, что она раздельная, т.е. воздух в комнатах не смешивается с техническим воздухом, используемым в качестве теплоносителя и циркулирующим через солнечные коллекторы, теплоаккумулятор и подполье.
- Движущийся воздух не переносит и не накапливает пыль, бактерии и микроорганизмы, имеющиеся в каждом доме.
- Движение воздуха не причиняет дискомфорта находящимся в доме людям дополнительным шумом и ощущением сквозняка.
- Устройство раздельной системы отопления не предусматривает устройство множества воздушных каналов, особенно горизонтальных, в которых со временем возможно скопление пыли.
- Единственный воздушный горизонтальный канал, который находится под самым коньком крыши, имеет достаточный размер для обслуживания и проведения уборки.
Солнечные воздушные коллекторы
- в зимние месяцы интенсивность солнечной радиации на вертикальную поверхность выше, чем на поверхность кровли с наклоном 38о;
- в случае выпадения снега, когда солнечный коллектор на кровле полностью закрыт, вертикальные коллекторы остаются чистыми и нагревают воздух с первыми лучами утреннего солнца. Теплый воздух поднимается и поступает в наклонный солнечный коллектор на кровле, подогревает его, растапливает снег, и коллектор начинает работать. Любые другие плоские коллекторы или вакуумные трубки, установленные на наклонной кровле, лишены такого преимущества и начинают работу намного позже.
Наклонный солнечный коллектор для отопления представляет собой многослойную кровлю. Основным элементом, поглощающим солнечную тепловую энергию является перфорированный оцинкованный металлический лист цвета «антрацит», закрытый светопрозрачным материалом.
Сезонный теплоаккумулятор
- воздушным потоком
- через свои стены непосредственно в помещения
Система движения воздушных потоков спроектирована таким образом, что при зарядке теплоаккумулятора горячий воздух движется сверху вниз, а при разрядке – в обратном направлении. Это обеспечивает хорошую температурную стратификацию по всей высоте теплоаккумулятора: т.е. в верней части он всегда горячий, в нижней – прохладный. Именно в верхней части находится бак предварительного нагрева горячей воды, и из верхней части производится забор горячего воздуха для отопления. А нижняя прохладная часть обеспечивает максимальный отбор тепловой энергии у горячего воздуха, поступающего из солнечных коллекторов. Таким образом, повышается эффективность всей системы.
Система распределения тепла
Система солнечного отопления полностью автоматизирована и работает в четырех основных режимах:
- Нагрев дома в солнечный день
- Нагрев теплоаккумулятора
- Отопление дома от теплоаккумулятора
- Летний режим охлаждения
1. Нагрев дома в солнечный день.
2. Нагрев теплоаккумулятора.
Когда помещения уже достаточно прогреты, теплый воздух начинает нагревать теплоаккумулятор. Этот режим работает в основном осенью и во второй половине зимнего солнечного дня, когда в доме тепло и требуется накопление тепла на будущее. Горячий воздух, проходя через теплоаккумулятор, нагревает его. Опускаясь вниз, воздух постепенно отдает свою энергию и внизу максимально охлаждается. Из нижней части теплоаккумулятора воздух направляется опять к солнечным коллекторам. Цикл повторяется. При этом движение воздушных потоков организовано так, что избыточного нагрева бетонного пола первого этажа не происходит. Следует также отметить, что оба потока воздуха, для нагрева теплоаккумулятора и отопления первого этажа, могут протекать одновременно. Они могут также плавно менять свою скорость и перераспределять тепловой поток в зависимости от температуры помещений, теплоаккумулятора и горячего воздуха на выходе из солнечного коллектора. Если, скажем, температура поступающего воздуха 600С, то подача всего воздуха на отопление быстро приведет к перегреву жилых помещений. В тоже время неразумно терять драгоценное тепло, поэтому часть воздуха направляется в теплоаккумулятор. Контроль этого процесса полностью автоматизирован, и не требуется никакого вмешательства человека. На основании показаний температурных датчиков дифференциальный термостат плавно регулирует скорость вращения вентиляторов, направляющих теплые воздушные потоки в том или ином направлении.
3. Отопление дома от теплоаккумулятора.
Этот режим работает ночью и в пасмурные зимние дни. В ночном режиме или при затяжной облачной погоде, когда нет поступления солнечного тепла или оно незначительно, теплый воздух для отопления дома поступает из теплоаккумулятора для нагрева бетонного пола первого этажа. При этом поток воздуха в теплоаккумуляторе меняется на противоположный тому, который протекал при его зарядке теплом. Это также поддерживает хорошую температурную стратификацию по всей высоте теплоаккумулятора, сохраняя его верхнюю часть всегда горячей.
4. Режим охлаждения.
охлажденный свежий воздух из грунтового теплообменника подаётся в помещения через решетки в полу первого этажа, охлаждает первый этаж, и, нагреваясь, поднимается на второй этаж, вытесняя теплый воздух. Отток теплого воздуха происходит из верхней части каждой комнаты мансардного этажа через воздухозаборники, откуда он попадает в солнечные коллекторы. Нагреваясь в коллекторах, воздух движется вверх, создавая естественную тягу, и, в конце концов, выходит наружу через щель в верхней части кровли. Таким образом, система солнечного отопления превращается в систему солнечного охлаждения, при этом она работает полностью автоматически без электричества и каких-либо механических движущихся частей, только за счет солнечной энергии и законов физики. Как только восходит солнце и коллекторы начинают нагреваться, в них возникает тяга и воздух выходит из них, создавая в доме некоторое разряжение. При закрытых окнах и дверях, воздуху неоткуда поступать в дом, он втягивается через грунтовый теплообменник и распределяется по этажам.
холодный свежий воздух подается в верхнюю часть комнат второго этажа, а отток воздуха – из нижней части первого этажа, и далее – в солнечные коллекторы и наружу. Для подачи свежего воздуха в этой схеме уже потребуется вентилятор, т.к. мощности коллекторов для вентилирования всего дома недостаточно. Коллекторы работают только для вытяжки теплого воздуха, а для подачи холодного воздуха используется вентилятор системы отопления, работающий летом в реверсном режиме.
Следует отметить, что первый вариант проще по устройству и экономичнее в эксплуатации, но уступает второму в плане комфорта. В первом варианте при поступательном движении воздуха снизу вверх и его постепенном нагреве первый этаж всегда прохладнее второго. Во втором варианте холодный воздух при подаче сверху постепенно опускается и перемешиваться с теплым воздухом, расположенным ниже. Постепенно перемещаясь вниз, он равномерно охлаждает оба этажа, и в конце концов уходит из нижней части помещений первого этажа через специальные воздухозаборники.
Система солнечного нагрева воды
В верхней части теплоаккумулятора, где всегда максимальная температура, расположен металлический бак предварительного нагрева горячей воды. Бак устроен без изоляции для непосредственного нагрева воды горячим воздухом, поступающим из солнечных коллекторов.
Бак служит для предварительного нагрева воды до температуры 40-500С, что в большинстве случаев достаточно для бытовых нужд. В дополнение к этому после бака установлен резервный проточный электрический водонагреватель.
Солнечное водушное отопление, солнечный воздушный коллектор
воздушная система солнечного отопления, солнечные коллекторы для отопления дома, солнечный воздушный коллектор
Суть работы таких солнечных воздушных коллекторов заключается в термосифонном и парниковом эффектах. Для того, чтобы понять как работает солнечный коллектор такого типа в , достаточно вспомнить принцип работы обыкновенной теплицы. Всем известно, что солнечное тепло легко проходит через прозрачные стёкла.
Оставьте машину на солнце и Вы вернётесь в настоящую сауну, ведь выпускать наружу застоявшееся тепло мешает всё то же стекло. Теперь следующее: всем также известно, почему дым в трубе выходит вверх, почему тёплый пол эффективнее батарей? Правильно! Тёплый воздух всегда стремится вверх. Вот именно на этих двух эффектах и держится принцип работы солнечного воздушного коллектора.
- По сути солнечный коллектор не втягивает и не вытягивает воздух. Всё происходит в условиях естественных процессов. Специальный поглотитель может разве что помогать забору воздуха. Конечно, минус в том, что вентиляторы поглощают дополнительную энергию, в то время как устройства, работающие по принципу естественной конвекции не расходуют вообще никакой энергии. Также, как вариант, на поглощающую пластину могут быть напаяны специальные вентиляторы, увеличивающие турбулентность, для повышения КПД.
- Важный момент также в том, что воздух намного меньше способен передавать тепло, чем вода . Таким образом намного меньше тепла отдаётся на теплопоглотитель, чем это было бы с водой.
Преимущества воздушных солнечных коллекторов для отопления
В чём основное преимущество воздушных коллекторов? Самые очевидные достоинства — это надёжность и простота. Там действительно нечему ломаться. Если за коллектором осуществляется надлежащий уход, то при должном качестве оборудования, он может прослужить до 20 лет. Основной сложный элемент здесь попросту отсутствует, теплообменник не нужен, ведь воздух не замерзает.
Для того, чтобы воздушных коллектор обошёлся ещё дешевле, такую систему воздушного отопления, как правило, монтируют и интегрируют сразу в стены дома.
Чем отличаются вентиляционная и рекуперационная система солнечного воздушного отопления
Воздушные коллекторы отличаются друг от друга принципом забора тепла в помещение. Различают два способа: вентиляционная и рекуперационная.
- Вентиляционная: возвращение воздуха не предполагается и в помещения поступают только тёплый воздух извне. Такие системы имеют применение в больших цехах, ангарах или овощехранилищах.
- Рекуперационная или рециркуляция: воздух из помещения циркулирует снова и снова в нагревательной схеме, постоянно подогревая воздух. При использовании такой системы, в воздуховоды интегрируются специальные отопительные подогреаватели, которые возвращают в систему уже подогретый воздух. Конечно продумывать такую систему отопления необходимо ещё при проектировании будущего здания.
Напоследок хочется сказать об экономической целесообразности воздушного отопления, которое без сомнения выгоднее чем привычное водяное отопление с циркулирующим теплоносителем.
Автор данного воздушного коллектора основной целью ставил экономию на отоплении дома в весенне-осенний период. Посчитав, что если зацикливаться на сочетании коллектора с экстерьером дома и делать его небольших размеров, как в предыдущей статье, то особого толка от него не будет, хватит лишь на обогрев комнаты. Поэтому он решил по возможности изготовить максимально большой солнечный воздушный коллектор.
1) доски толщиной 30-40 мм
2) влагостойкая фанера 10 мм
3) OSB плита
4) водосточные трубы прямоугольного сечения из алюминия
5) минеральная вата
6) пенопласт
7) деревянные бруски
8) прозрачный шифер
9) черная матовая жаростойкая краска
Рассмотрим основные моменты постройки данной модели солнечного воздушного коллектора, а так же схему его работы.
Так же как и прошлом случае коллектор было решено сделать максимальной длинны равной длине дома, но еще и более высоким. Так как размеры будущего коллектора исходя из соображений автора получались внушительными, то и материалы для его изготовления подбирались подходящие. В качестве основного каркаса была использована доска толщиной 30-40 мм. Заднюю стенку короба, в котором будет размещен абсорбер, было решено сделать из влагостойкой фанеры толщиной 10 мм.
Ниже расположена схема солнечного воздушного коллектора, где показан его основной принцип работы и общий вид:
Так как алюминий один из металлов, который отлично проводит тепло и в то же время является не сильно дорогим, то в качестве абсорбера данного солнечного коллектора, автор решил использовать водосточные трубы прямоугольного сечения из алюминия. Хотя, так же допускается использования обычных труб из жести круглого сечения, просто от этого напрямую будет зависеть эффективность воздушного коллектора.
Так как для автора эффективность была на первом месте, то он решил дополнительно утеплить заднюю стенку короба при помощи минеральной ваты. Боковые стенки короба, в котором будут размещены трубы, автор решил так же утеплить но уже при помощи пенополистирола. Кроме того, заботясь об максимальном увеличении эффективности работы солнечного коллектора, автор положил на минеральную вату алюминиевый лист, который так же будет нагреваться под лучами солнца и передавать тепловую энергию трубам. Далее к этому листы были прикреплены прямоугольные трубы.
Так как вход и выход солнечного коллектора находится с одной стороны, то автор решил разделить эту часть коллектора при помощи перегородки. которую он сделал из дерева, а затем так же как заднюю стенку обшил алюминием.
Благодаря данной перегородке в коллектора создается два воздушных потока по 3 трубы в каждом.
Коллектор довольно больших размеров и по большей части сделан из дерева и металла, из-за чего он получился достаточно тяжелый. Поэтому автор рекомендует делать его уже на месте установки, используя треноги, иначе придется просить помощи у друзей, чтобы вытащить и установить коллектор, так как одному такую конструкцию поднять слишком тяжело.
Так как цокольный этаж дома расположен низко, а воздушный коллектор получился довольно высоким, автор решил установить его на некотором расстоянии от дома и сделать его под наклоном. Наклон не только поставит абсорбер под прямые лучи солнца, но и позволит не перекрывать окна от солнечного света. Для закрепления солнечного коллектора на улице и удержания его под наклоном, автор использовал конструкцию из трех частей. Держатели были сделаны из толстых деревянных балок и были выровнены на одну высоту, как это видно из следующей фотографии:
Чтобы осуществить подвод воздуховодов в дом, автор выкопал небольшую траншею от дома к стороне входа и выхода воздуха от солнечного коллектора. В данную траншею были уложены трубы, по которым будет осуществляться движение воздушных масс от дома к коллектора и обратно. Затем он утеплил данные трубы при помощи пенопласта.
Поскольку цоколь дома низкий, а воздушный коллектор получился высокий, то его придется устанавливать на расстоянии под углом, чтобы не перекрывать окна. Для подвода воздуховодов была выкопана траншея и в нее уложены воздуховоды, предварительно все, хорошенько утеплив пенопластом.
После завершения сборки и подключения солнечного коллектора, автор окрасил его в черный цвет при помощи жаростойкой матовой краски.
Для того, чтобы защитить трубы от ветра, пыли, грязи и прочих внешних условий, которые могут повлиять на эффективность коллектора, автор закрыл короб с трубами при помощи прозрачных кусков шифера.
Чтобы обеспечить движение воздушных масс внутри солнечного коллектора, автор установил канальный вентилятор на входе в одну из труб системы солнечного коллектора.
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.
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
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.
Видео – Солнечный коллектор из алюминиевых банок
