Воздушные солнечные коллекторы

Воздушный солнечный коллектор

Cолнечные коллекторы, в отличие от солнечных аккумуляторов, не накапливают энергию солнца, а сразу же пускают ее на утепление. Их делают не только на производствах, но и своими руками, из самых разных материалов, например, из пивных банок.

Воздушный солнечный коллектор, установленный на южном фасаде дома

Принцип работы воздушного солнечного коллектора

Воздушный солнечный коллектор – одно из самых простых устройств. Его работа основана на принципах, знакомых всем нам с детства.

Парниковый эффект. Лучи солнца могут свободно проникать через прозрачные покрытия, будь то стекло, поликарбонат или что-то другое. Но тепло, которое они принесли, не может выбраться наружу из закрытого пространства. Именно поэтому строят теплицы. Теплый воздух легче. Всегда нагретый воздух поднимается, а холодный – опускается к полу. Именно по этой причине обогреватели размещают снизу.

Это два основных принципа, на которых организована работа воздушного солнечного коллектора для дома.

Воздушный коллектор нагревает воздух для отопления, используя для этого энергию солнечных лучей. Обычно это простая конструкция с применением плоского абсорбера. Воздушные коллекторы используют для обогрева помещений или для сушки продуктов даже в Сибири.

Воздушный солнечный коллектор для дома состоит из поглощающей панели, трубок, через которые будет циркулировать воздух, и вентилятора, отвечающего за движение воздушных масс. Конечно, все это нужно прикрепить к помещению, которое нуждается в подогреве.

Воздушный солнечный коллектор для обогрева дома

Можно также с помощью труб сделать систему для обогрева всего дома, если коллектор достаточно мощный.

Поглощающая панель состоит из абсорбера, прозрачного защитного покрытия (например, поликарбоната) и теплоизоляции. Все это помещено в короб, задняя и боковые стенки которого покрыты толстым слоем теплоизоляции. Это нужно, чтобы сохранить тепло для отопления.

Потом размещается полотно абсорбера. Обычно его изготавливают из меди или алюминия и покрывают селективным покрытием, которое помогает собрать больше энергии. Для поглощающего полотна главное – теплопроводность конструкции.

Сверху размещается прозрачное покрытие, которое должно защищать абсорбер от погодных условий и различных ударов. Конечно, лучшим вариантом будет стеклопакет. Есть много более дешевых вариантов, но стеклопакет обеспечит максимальный КПД, который сделает возможным обогрев даже в Сибири.

Хотя нельзя отрицать пользу поликарбоната. Многие выбирают покрытия именно из поликарбоната. Он стоит дешевле, но мало в чем уступает лучшим вариантам.

Воздух может двигаться через поглотитель благодаря естественной циркуляции (теплый вверх, холодный вниз).

Устройство воздушного солнечного коллектора

Но иногда в таких случаях воздух движется слишком медленно и большинство накопленного тепла уходит в атмосферу вместо отопления дома, тогда можно добавить несколько труб.

Это не экономично, поэтому в таких случаях к системе присоединяют вентилятор, можно с помощью труб. Он гонит воздух гораздо быстрее и вся полученная энергия передается в систему для отопления. Но в этом случае нужны дополнительные затраты – вентиляторы потребляют электроэнергию. Обычно такие солнечные коллекторы просто встраивают в крыши или стены зданий, что повышает их КПД (коэффициент полезного действия).

Но не нужно забывать, что воздух проводит тепло гораздо хуже, чем жидкость. Поэтому эффективность у воздушного коллектора будет гораздо ниже, чем у плоского варианта для отопления. Воздух лучше всего направлять между поглощающей пластиной и теплоизоляцией, без труб. Прозрачное защитное покрытие, размещенное впереди, вызывает большие теплопотери. Правда, это не касается поликарбоната. Но если не нужно нагревать воздух для отопления больше, чем на 17 градусов (по сравнению с окружающей средой), то можно пускать циркуляцию с обеих сторон полотна. Но если окружающая среда слишком низкой температуры, например, в Сибири, результат будет хуже. Если воздушный коллектор хорошего качества, он может прослужить до 20 лет.

Воздушные солнечные коллекторы, установленные на фасаде здания

Виды воздушных коллекторов

Тип воздушного солнечного коллектора зависит от того, откуда берется воздух. Если в помещение он попадает снаружи, а по дороге его подогревают, то — это вентиляционная система. Если же воздух для нагревания берется внутри самого помещения и потом просто возвращается внутрь, то — это рециркуляционный вариант.

Вентиляционные системы для отопления сейчас применяют в овощехранилищах, цехах, курятниках и тому подобное. То есть везде, где нужен постоянный доступ свежего воздуха.

А рециркуляционная система известна нам с давних времен. Самый простой пример – камин или печь с воздуховодами для отопления. В современном варианте это нагревательный котел, встроенный в систему вентиляции. Но солнечный коллектор обойдется гораздо дешевле, чем вышеназванные варианты, в том числе и система водного отопления.

Зимний обогрев своими руками

Иногда необходимо организовать отопление курятника или любой другой хозяйственной постройки зимой. Но устанавливать печь для отопления – слишком дорого, затраты себя не окупят. Поэтому многие выбирают воздушный коллектор для обогрева курятника, это отличная схема. Сделать такое устройство можно и своими руками.

Воздушный солнечный коллектор для обогрева курятника, сделанный своими руками

Это более дорогая и эффективная конструкция, чем, например, коллектор из пивных банок, тут придется постараться.

Такое устройство легко сделать, практически отсутствуют расходы на его содержание и коллектор очень удобен в использовании. Главное – вмонтировать его в стену курятника, тогда эффективность будет гораздо выше, и сделать защитное покрытие из поликарбоната.

Конечно, солнечный коллектор не дает обогрева в хмурые дни. Но даже зимой очень часто выглядывает солнце, а в конце осени и в начале весны, когда постройку необходимо обогревать, так и вовсе много солнца. При необходимости такой коллектор может даже в минусовую температуру поддерживать в помещении приятный климат.

Схема устройства воздушного коллектора для дома простая. Снизу нужно сделать своими руками отверстие, через которое из помещения будет поступать воздух для нагрева. Внутри коллектора сделана сетка, которая нагревается и отдает тепло воздуху. Потом через верхнее отверстие поток снова возвращается в помещение.

Технология

Устанавливать полотно нужно всегда с южной стороны. Размер коллектора выбирают так, чтобы он хорошо отапливал помещение. То есть нужно принять во внимание размеры, схема разрешает различие. Само собой, что также это зависит от размера южной стены и количества денег.

Деревянный брус размером 150 на 50 мм для изготовления каркаса воздушного коллектора

Сначала делаем каркас устройства. Для этого понадобится брус 150 на 50 мм. В принципе, верхнюю часть можно изготовить из бруса 200 на 50 мм, тогда получится козырек. Посередине каркаса лучше сделать дополнительное перекрытие или даже несколько, в зависимости от размеров каркаса. Это увеличит прочность конструкции. Если в качестве защитного покрытия планируется использовать стеклопакет, то каркас должен быть упрочненным.

Каркас следует надежно прикрепить своими руками к стене дома и заизолировать все щели между ними монтажной пеной. Корпус воздушного солнечного коллектора должен быть герметичным.

Потом сверху и снизу на стене внутри каркаса нужно сделать отверстия для обмена воздуха. Если стены из досок или подобных материалов, это будет легко, но если стена кирпичная, это будет труднее. Но все же это необходимо сделать аккуратно.

В воздушном солнечном коллекторе роль абсорбера играет металлическая сетка. Это может быть сетка, наподобие москитной, только из метала, но гораздо лучшие результаты дает просечно-вытяжной или перфорированный лист.

Металлические перфорированные листы для изготовления абсорбера

Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому подходит лучше всего. Кроме того, чем больше площадь, способная принимать энергию, тем лучше конечный результат. К сожалению, из-за высокой цены мало кто может ее себе позволить, поэтому обычно обходятся металлической сеткой.

Поверхность обязательно нужно покрыть черной краской, это усилит селективные способности абсорбера.

На верхние отверстия, через которые в помещение будет попадать теплый воздух, необходимо установить клапаны, это легко сделать своими руками. Иначе в пасмурную погоду из коллектора будет попадать внутрь холодный воздух.

В качестве клапана подойдет кусок не слишком плотного полиэтилена. Его прикрепляют только за верхний край и теплый воздух сможет приподнимать его, а холодный не проберется.

На нижние отверстия нужно установить мелкую сетку, лучше всего капроновую. Она будет предохранять коллектор от попадания внутрь пыли, поэтому лучше поставить несколько слоев. Нельзя допустить, чтобы пыль попала внутрь коллектора, ведь она осядет на защитном стекле и ухудшит КПД устройства.

Капроновую сетку нужно будет время от времени менять своими руками, ведь она будет забиваться пылью и перестанет пропускать воздух. Можно также иногда протирать ее.

Прозрачный поликарбонат для установки защитного слоя воздушного коллектора

Потом нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закалённое стекло, разные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакет или что-то другое. Главное, не забыть, что короб солнечного коллектора должен быть герметичным, и надежно заделать все щели. Стеклопакет подойдет лучше всего, но он стоит гораздо дороже, зато есть разные виды более доступного поликарбоната.

По такой схеме можно сделать своими руками обогрев курятника или любого другого хозяйственного строения.

Система SolarVenti

Отдельно нужно вспомнить систему SolarVenti. Это воздушный коллектор, который работает по принципу вентиляции. Его применяют в тех помещениях, где может образоваться затхлость или плесень. Например, подвалы, гаражи, дачи, строительные бытовки, катера, террасы, жилые дома и тому подобное.

Отличительная особенность системы SolarVenti – вентилятор не нуждается в дополнительной подпитке электроэнергией, а защита абсорбера происходит с помощью поликарбоната.

Как и в обычных коллекторах, в SolarVenti абсорбер собирает энергию из солнечных лучей, но потом в действие приходит встроенный фотоэлемент. Он преобразует ее в электроэнергию, которая включает вентилятор. То есть даже работа вентилятора происходит благодаря солнечной энергии.

Воздушные коллекторы, работающие по системе SolarVenti

Свежий воздух поступает через множество мелких дырочек на задней стенке без помощи труб. Это обеспечивает нужную циркуляцию. Также есть фильтр, который препятствует попаданию грязи внутрь SolarVenti. А еще такой коллектор использует тепло стен для повышения производительности обогрева дома. Обычно в качестве защитного слоя используют какой-то вид поликарбоната.

Оконный коллектор

Для тех, кто не желает делать массивные конструкции, есть воздушный коллектор, который можно крепить прямо на стеклопакет. Его может своими руками снять даже женщина, притом без особых усилий. Такой коллектор обеспечит обогрев дома через стеклопакет. Кстати, это более эффективная система, чем коллектор из пивных банок.

Его делают из алюминия – это уменьшает вес и увеличивает эффективность устройства. Каркас делается из двух алюминиевых рамок. Его можно будет прикрепить на стеклопакет своими руками так же, как крепится москитная сетка.

Задняя стенка – алюминиевый лист средней толщины, чтобы не мялся. Для циркуляции воздуха в задней стенке нужно пробить по два ряда дырочек сверху и снизу. В нижние будет входить холодный воздух, из верхних – выходить теплый. Лист алюминия нужно прикрепить своими руками с помощью алюминиевого скотча, зафиксировав по всем углам и посередине.

Алюминиевые листы средней толщины для изготовления задней стенки оконного коллектора

Для того чтобы укрепить заднюю стенку, посредине можно установить алюминиевый профиль с заклепками.

Абсорбер можно сделать из тонкой черной фольги, которую используют фотографы. Правда, ее тяжело найти и она недешево стоит. Поэтому многие выбирают более практичный вариант – очень тонкий лист алюминия, покрашенный черной краской.

Абсорбер должен иметь те же размеры, что и задняя стенка. Когда его прикрепили к корпусу алюминиевым скотчем, можно сверху устанавливать вторую рамку. Сверху всю конструкцию нужно опять же зафиксировать алюминиевым скотчем.

Сверху на вторую рамку необходимо наклеить двухсторонний скотч по всему периметру. Тут будет крепиться прозрачный защитный слой. Лучше всего подойдет термоусадочная пленка. Не забываем, она должна быть натянутой. Корпус коллектора должен быть герметичным, как стеклопакет. К сожалению, тут невозможно использование поликарбоната.

После этого воздушный коллектор можно крепить на стеклопакет. Окно должно обязательно выходить на южную сторону. Конечно, можно еще прикрепить липучки и приклеить коллектор прямо на стеклопакет. Это уже дело выбора, но в таком случае нужно будет обеспечить поступление теплого воздуха внутрь с помощью труб.

Воздушный солнечный коллектор из пивных банок

Еще можно сделать воздушный коллектор из пивных банок. Коллектор из банок будет менее эффективным, на несколько Дж. В этой схеме из банок делается теплогенератор.

Основной плюс воздушного солнечного коллектора из банок – доступность материалов, в частности, тех же самых банок.

Воздушный коллектор можно Как купить у производителя, так и сделать своими руками. Как видно, что такие коллекторы доступны всем, ведь каждый может сделать воздушный коллектор из банок.

Изготовление солнечных воздушных коллекторов своими руками

Солнечные воздушные коллекторы применяются для дополнительного обогрева жилых или не жилых помещений в холодный период года, с помощью теплого воздуха, который нагревается за счет энергии солнца. В данном разделе вы узнаете, как сделать солнечный воздушный коллектор своими руками из подручных материалов и минимальными затратами.

Солнечный воздушный коллектор (теплогенератор) из пивных алюминиевых банок

Материалы для изготовления солнечного воздушного коллектора (теплогенератора), могут быть весьма разнообразны, но наиболее дешевый и эффективный вариант, это использование алюминиевых банок из под пива или напитков.

Использование солнечного воздушного коллектора для зимнего обогрева курятника

Обогрев курятника должен быть эффективным и экономным, и при желании затраты на обогрев можно сократить используя энергию солнца. А всего-то на стенке курятника необходимо соорудить не сложный солнечный воздушный коллектор.

Компактный, оконный, солнечный воздушный коллектор

При желании, можно сделать более практичный солнечный воздушный коллектор, который в любую минуту можно снять и отправить в кладовку, и с этим справится любая домохозяйка, не прибегая к помощи мужской силы.

Как сделать оконный солнечный воздушный коллектор для обогрева квартир

Не будем забывать, что конструкция солнечных воздушных коллекторов довольно гибкая, и их вполне можно приспособить для отопления квартир, всего, то, нужно установить его в оконный проем. Хотя не стоит обольщаться, применять такую конструкцию, можно, только если ваши окна выходят на юг

Солнечный воздушный коллектор из корпуса потолочного светильника

Думаю, многие встречали, эти ужасные потолочные светильники (металлические короба), которые использовались на предприятиях. Даже сейчас их можно встретить в некоторых производственных помещениях. Но с другой стороны, предприятия модернизируются, делают ремонт, и эти светильники, десятками, а, то и сотнями выкидывают в металлолом, которые в свою очередь, под лозунгом “в хозяйстве пригодится” растаскивались работниками.

Возможно, и в вашем хозяйстве завалялся подобный светильник, который так и не нашел своего применения. Но применение такому светильнику имеется, и он может послужить для обогрева вашего дома, хоз помещения или теплицы.

Строительство солнечного воздушного коллектора площадью 9кв.м.

При строительстве солнечных воздушных коллекторов есть одна простая закономерность, а именно, чем больше площадь коллектора, тем эффективнее он работает, а значит, способен отопить больше площадь.

500 Вт солнечный воздушный коллектор из гофрированной воздуховодной трубы

С приходом холодов, каждый задумывается об обогреве своего жилья, подсобных помещений, теплиц и т.д., однако с каждым годом цены на энергоносители постоянно растут, и наибольшая статья расходов в холодное время года как раз приходится на отопление. Однако эту статью расходов можно уменьшить, если в качестве дополнительного отопления использовать бесплатную энергию солнца, при помощи нехитрого устройства – солнечного воздушного коллектора, который можно изготовить своими руками.

Солнечный воздушный коллектор из старой двери

Солнечный воздушный коллектор, это настолько гибкая конструкция, что если понимать его принцип действия, то его можно сделать из чего угодно, даже из старого хлама, о чем собственно и пойдет речь. И если внешний вид вас не смущает (например, будет использоваться для отопления теплицы), то для изготовления солнечного воздушного коллектора, можно использовать старую дверную коробку с дверью, которая возможно завалялась в закромах после ремонта.

Как сделать солнечный воздушный коллектор из водосточных труб 2

Основной недостаток солнечного воздушного коллектора в том, что его необходимо устанавливать на стене дома с южной стороны, и часто бывает, что как раз южная сторона дома является лицевой. Соответственно, чтобы солнечный воздушный коллектор не портил фасад дома, нужно его сделать таким, чтобы он вписывался в экстерьер дома или был незаметным и сливался с фундаментом дома.

Как сделать солнечный воздушный коллектор из водосточных труб

Если дом большой, то от маленького воздушного коллектора толку особого не будет (его что разве будет хватать на обогрев одной комнаты), поэтому если есть возможность, можно построить коллектор больших размеров.

Солнечный воздушный коллектор из профнастила своими руками

Можно построить более простой вариант воздушного коллектора своими руками, который не отнимет у вас много времени, труда и денег. Для установки данного коллектора потребуется только одно отверстие в стене для выхлопа горячего воздуха, подача холодного (свежего) воздуха будет производиться с улицы.

Как сделать воздушный солнечный коллектор

Привычные источники тепловой энергии постепенно истощаются, попутно загрязняя окружающую среду при горении. Поэтому человечество много внимания уделяет возобновляемой солнечной энергии. Естественно, полноценные, автоматизированные системы на базе гелиоустановок – удовольствие не дешевое, но простой воздушный солнечный коллектор для дачи или подсобного хозяйства вполне можно соорудить самому. О том, как он работает, из чего состоит, что нужно для его сборки, поговорим далее.

Как это работает

Выйдя летним знойным днем на улицу можно на личном примере убедиться, что солнечные лучи не только освещают все вокруг, но также обладает приличным запасом тепла, нагревая окружающий воздух. В отличие от традиционных источников (газа, угля, древесины), эта энергия неограниченная – нужно просто взять да воспользоваться ею. Для этого придется задействовать элементы разных гелиоустановок, например, воздушный или вакуумный коллектор. Но, как уже оговаривалось выше, подобные серийно производимые системы имеют сложную конструкцию и достаточно высокую цену, чтобы претендовать на массовое использование.

Если анализировать их на примере систем отопления или горячего водоснабжения, то нужно признать, что панельный или вакуумный солнечный коллектор – это такой же теплообменник, как обобщенно бытовой котел (газовый, мазутный, угольный). То есть его конструкция предусматривает возможность циркуляции теплоносителя (воды, воздуха). Последний греется за счет поглощенного внешним селективным покрытием (поверхность адсорбера) видимого/инфракрасного излучения. В серийных образцах воздушного или водяного коллектора для этого используется напыление из никеля или оксида титана черного цвета. Он впитывает весь спектр солнечного света – все семь цветов радуги, каждый из которых имеет запас внутренней энергии. То есть, главной задачей солнечной установки в целом, а коллектора в частности, является максимальное поглощение лучей видимого спектра и превращение их в тепло, которое затем передается циркулирующему в системе/корпусе теплоносителю.

Конструкция и принцип действия воздушного аппарата довольно просты: попадая внутрь солнечного коллектора, воздух постепенно нагревается под действием солнечных лучей, становится легче и поднимается вверх. Сама циркуляция в корпусе аппарата может быть организована по естественному и принудительному пути. В первом случае горячий воздух, отдав тепло по назначению, остынет и опустится вниз, выталкивая более легкий греющийся вверх. Для принудительной циркуляции нужно задействовать вентиляционное оборудование солнечного теплообменника.

Вода или воздух

Большая стоимость солнечного коллектора для традиционных водяных систем отопления связана косвенно со свойствами используемого теплоносителя. Вода обладает высокой теплоемкостью, то есть при охлаждении отдает намного больше тепла окружающему пространству, нежели воздух. Но ее функционирование связано с рядом проблем, которые следует учитывать в процессе эксплуатации системы с солнечным коллектором:

• Как и любая жидкость, вода практически не сжимается, но при этом расширяется с ростом температуры, а значит, нужно контролировать давление, особенно в закрытых системах;
• Вода меняет свое агрегатное состояние, то есть зимой нужно следить, чтобы она не замерзла, разрушив корпус, трубопроводы, арматуру;
• В ней содержится кислород, вызывающий коррозию труб, а значит, придется позаботиться о дополнительной защите.

Теплоемкость воздуха в 4 раза ниже, нежели у воды. Расчеты показывают, что при одном и том же объеме, воздушный коллектор выделяет в окружающую среду до 8 ккал тепла, по сравнению с 300 ккал у водяного. Но это также значит, что для нагрева кубометра воздуха нужно вчетверо меньше тепла. Газообразная среда обладает прекрасной подвижностью, позволяя наладить естественную циркуляцию в корпусе аппарата и системе, она не токсична, не может замерзнуть или закипеть и, что главное, воздуха много вокруг. Для его применения в системах отопления не требуется масса специальных инженерных решений.

Из этого можно заключить, что воздушный коллектор имеет более простую конструкцию, порядок эксплуатации. Он не так прихотлив в плане эксплуатации. Кроме того, его легко изготовить своими руками.

Конструктивные особенности

Естественно, существует масса технических решений, но обобщенно устройство, конструкцию, схему действия воздушного солнечного коллектора можно изобразить следующим образом:

Из иллюстрации следует, что основными его частями являются:

• Герметичный корпус. Служит для удобства монтажа системы и размещения основных действующих компонентов солнечного воздушного коллектора;
• Адсорбер/поглотитель. Обычно это оребренная панель, располагающаяся внутри корпуса. Главной ее задачей является поглощение солнечных лучей с последующей теплоотдачей воздуху, который циркулирует в коллекторе. Для этого внешняя сторона адсорбера должна быть черного цвета с матовой структурой (в этом случае отражающая способность будет ниже). Материалом служит обычно алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью. Ребра главным образом используются в конструкции для увеличения площади теплоотдачи, обеспечения требуемого режима движения воздушного потока внутри корпуса;
• Внешняя изоляция. Это прозрачный материал (закаленное стекло), главной задачей которого является защита адсорбера солнечного воздушного коллектора от механических повреждений и обеспечение максимальной пропускной способности для лучей;
• Тепловая изоляция. Слой материала, расположенный между адсорбером и стенкой корпуса. Устраняет теплопотери при циркуляции потока воздуха в окружающую среду.

При установке, воздушный коллектор направляют на юг, под наклоном к горизонту. Так делают, чтобы обеспечить максимальную нагрузку поверхности поглотителя в течение дня и сезона. Влияние ориентации места установки в пространстве на степень инсоляции (продолжительность и площадь падения солнечных лучей) можно оценить на следующей иллюстрации.

Круговая диаграмма слева показывает степень/интенсивность потока солнечных лучей, а макет справа – эффективность воздушных коллекторов в зависимости от ориентации стен относительно сторон света.

Также следует учитывать, что вся конструкция в корпусе должна быть расположена максимально близко к объекту обогрева, иначе теплопотери в воздушной магистрали системы сведут на нет весь эффект.

Нагрев воздуха за счет пивных банок

Когда стоит задача спроектировать и собрать воздушный солнечный коллектор своими руками, первое, что принимается во внимание – максимальная простота итоговой конструкции. Использование подручных материалов ускорит процесс сборки и удешевит его, но не следует пренебрегать их свойствами.

Выше уже упоминалось, что лучшим вариантом для адсорбера воздушного солнечного агрегата является медь или алюминий, ввиду их высокой теплоемкости, но в розничной сети такой листовой металл имеет высокую стоимость. Заменить его в конструкции можно, как оказывается, простой банкой из-под пива или Кока-Колы – кто сказал, что адсорбер солнечного коллектора с воздушной циркуляцией должен быть плоским. Для их изготовления используют марганцево-алюминиевый сплав, а все размеры стандартизированные и одинаковые.

Кроме самих банок, придется изготовить корпус воздушного солнечного коллектора, для чего целесообразно использовать листовую фанеру или ДСП. Для обеспечения достаточной жесткости и прочности толщина плит солнечного теплообменника должна быть примерно 16-20 мм. Для отрезания деталей в размер нужно использовать дисковую пилу вместе с шаблоном – так поверхность реза досок получится более ровной.

Между собой доски корпуса воздушного коллектора крепятся шурупами или конфирматами с обязательной прослойкой герметика. Если используется фанера, то нужно всю конструкцию обработать защитным лаком или пропиткой.

Внутренние стенки корпуса воздушного солнечного теплообменника утепляют. Проще всего для этих целей использовать плиточный пенополистирол (ППС, ЭППС), который садится на любой клеящий состав. Поверх них укладывается рулонная алюминиевая фольга, как отражающий слой. Ее стыки проклеиваются алюминизированным скотчем.

Банки крепятся между собой встык – дно вставляется в горлышко, которое предварительно подрезается ножницами по металлу и вдавливается внутрь корпуса. В дне банки проделывается несколько отверстий сверлом для организации циркуляции воздуха, а при соединении стыки обязательно обрабатываются герметиком. Чтобы собранные колонны (8 штук по 8 банок) надежно располагались в деревянном корпусе, для них следует изготовить направляющие – трубные решетки, отверстия под которые проделываются корончатыми сверлами.

Когда конструкция воздушного коллектора готова, следует провести ее окрашивание. Для этого можно использовать автомобильную матовую (это важно!) краску в баллончиках. С внешней стороны банки закрываются каленым или оргстеклом. Оно обеспечивает высокую степень прохождения лучей и защиту для воздуховодов внутри корпуса.

На задней стенке предварительно проделываются отверстия для обеспечения циркуляции воздуха. Для придания более эстетичного внешнего вида, готовую конструкцию можно облагородить, для чего использовать облицовку из вагонки или мебельных профилей.

Перед началом эксплуатации также придется продумать схему работы воздушного коллектора. Возможно, будет задействована естественная циркуляция или придется устанавливать вентилятор, чтобы гонять воздух принудительно.

Металлический лист в помощь

Еще одним простым вариантом установки для подогрева воздуха является коллектор, в котором роль поглотителя играет обычный профнастил. Это ребристый, волнообразный лист, который также, как и банки в прошлом примере помещается в деревянный корпус. Под ним также укладывается слой изоляции, например, минеральной ваты. С внешней стороны крепится прозрачное стекло. Поверхность листа также придется покрыть термостойкой, матовой и обязательно черной краской. Достоинством такого воздушного коллектора является отсутствие необходимости дополнительного оребривания. Кроме того, здесь не нужно использовать в качестве материала дорогостоящие алюминий или медь. Аналогично баночному варианту используются режимы циркуляции – естественной или принудительной.

Оба упомянутых выше варианта воздушных коллекторов при правильной эксплуатации позволяют повысить температуру в отапливаемом помещении до 20…30°С по сравнению с окружающей средой. Кроме того, несомненным преимуществом является постоянное поступление свежего воздуха внутрь, улучшение микроклимата.

Что представляет собой солнечный воздушный коллектор и его устройство?

При упоминании солнечного коллектора многие сразу думают об обычных жидкостных плоских устройствах. В них энергия солнечного излучения преобразуется в тепловую, и передаётся теплоносителю. В роли последнего выступает антифриза или обычная вода. Их часто можно встретить на фасадах и крышах частных домов в южных регионах. Однако есть воздушный солнечный коллектор, о котором пойдёт речь сегодня. Эти устройства распространены значительно меньше, но они имеют неплохую эффективность и могут удачно использоваться для определённых целей. Кроме того, конструкция воздушных коллекторов проще, чем у жидкостных. А также они дешевле и безопаснее. Всё это способствует тому, что такие коллекторы многие изготавливают самостоятельно, хотя есть и много фабричных решений. От солнечных батарей коллекторы отличаются тем, что они сразу отдают полученную энергию на полезную работу (отопление), а не накапливают её. Сегодня мы поговорим об устройстве воздушных коллекторов и их разновидностях.

Как работает воздушный солнечный коллектор и его особенности?

Можно сказать, что воздушный солнечный коллектор является одной из самых простых конструкций, которые используются для преобразования энергии солнца. Практически все знают, что такое теплица. Солнечное излучение проникает через прозрачное покрытие (стекло, поликарбонат и т. п.) и удерживается в замкнутом пространстве. Для циркуляции воздуха в коллекторе может использоваться ещё одно физическое явление. Нагретый воздух легче холодного. Он поднимается наверх, что обеспечивает его движение в коллекторе. Но часто в них устанавливается принудительное вентилирование.

Схема работы воздушного солнечного коллектора

Проще говоря, в воздушный коллектор попадает холодных воздух, а выходит нагретый. Степень нагрева может существенно отличаться в разных типах устройств и в зависимости от климата, где используется коллектор. Наиболее простым вариантом является плоский абсорбер. В его конструкции присутствует поглощающая панель, трубки и вентилятор, если коллектор выполняется с принудительной вентиляцией. Конструкция устанавливается на стену помещения, которое будет обогреваться. Затем делает вход и выход патрубков в здание и подключение к системе вентиляции. Используя трубы можно провести обогрев по всем помещениям в доме. Но для этого потребуется мощный коллектор большой площади.

Поглощающая схема коллектора представлена абсорбером, теплоизоляцией, покрытием, пропускающим свет. Эти элементы размещаются в коробе. Для сохранения тепла боковые стенки и заднюю часть утепляют теплоизоляцией. На теплоизоляционный слой укладывается абсорбер, который часто выполняется из металла (алюминий, медь). Его красят чёрной матовой краской, которая позволяет собирать максимальное количество солнечного излучения. Определяющим свойством абсорбера является теплопроводность.

Заключительный этап – создание прозрачного защитного покрытия. В качестве покрытия используется стекло, прозрачный пластик, поликарбонат. Именно поликарбонат использую чаще всего те, кто делает воздушный коллектор своими руками. Он дешевле и не сильно уступает по эффективности стеклу. После этого остаётся только подключить входной и выходной патрубки, через который будет подводиться и выходить воздух.

Конструкция воздушного солнечного коллектора

Если нет принудительной вентиляции, то воздух может циркулировать под действием естественных процессов. Нагретый воздух идёт вверх, а холодный вниз. Однако такое исполнение встречается редко. Ведь при медленном движении воздуха происходят большие потери тепла. Поэтому в большинстве случаев в трубопровод системы врезается вентилятор, который увеличивает скорость циркуляции и уменьшает потери тепла. Конечно, появляются дополнительные затраты на электроэнергию для питания вентилятора.

Стоит сразу понять, что теплопроводность воздуха значительно ниже воды. То есть, по эффективности воздушный коллектор значительно уступает жидкостному. Все стыки и соединения должны быть тщательно изолированы, чтобы избежать потерь тепла. Лучше всегда размещать воздушный коллектор на стене здания. Если вы его установите отдельно, то потери на трубах будут существенно снижать эффективность установки.

При всех своих недочётах воздушный коллектор отлично подходит для того, чтобы подогревать воздух в помещении при разнице снаружи и внутри не более 15─17 градусов. Если требуется подогревать сильнее, то лучше использовать жидкостной аппарат. Чаще всего солнечные коллекторы с воздушным энергоносителем используются в различных установках для сушки овощей в сельском хозяйстве. Реже они применяются в системах рекуперации воздуха. И довольно часто их можно встретить в частном секторе для отопления дома. Воздушные модели не могут заменить жидкостные коллекторы, но при определённых условиях способны снизить расходы на «коммуналку».

Преимущества и недостатки воздушных коллекторов

Преимущества воздушных коллекторов:

• Простота;
• Дешевизна;
• Эффективны при использовании в системах сушки.

• низкий КПД;
• низкая теплоёмкость воздуха (это приводит к увеличению габаритов таких установок);
• для увеличения эффективности приходится интегрировать коллектор в обогреваемого помещения.

Варианты исполнения воздушных коллекторов

Технология в общем виде

Короб с абсорбером всегда устанавливается на южной стороне строения, на фасаде или на крыше. Габариты выбираются в зависимости от объёма отапливаемого помещения. В принципе, размер ограничен только габаритами самой стены помещения и финансовыми возможностями. Первым делом изготавливается каркас коллектора. Можно использовать брус или доски.

Если делаете из досок, то каркас всё равно придётся усилить брусом. Перекрытия из бруса нужно сделать по длине корпуса из расчёт 1 на 1─1,5 метра. Без этого не будет достигнута прочность конструкции. При использовании стекла или стеклопакета в качестве покрытия каркас нужно упрочнить обязательно. Иначе стекло долго не проживёт.

Корпус для воздушного солнечного коллектора

После изготовления корпус закрепляется на стене дома. Все щели, которые имеются между корпусом и стеной изолируются монтажной пеной. По боковым сторонам делаются входное и выходное отверстия для подачи и отвода воздуха. Патрубки от них должны сразу входить в дом, а отрезок снаружи нужно обмотать теплоизоляцией.

Что касается абсорбера, то можно встретить разные варианты. Некоторые из них будут описаны ниже. Лучше всего на эту роль подходит сетка из металла. Хорошую эффективность даёт использование перфорированных металлических листов. На роль металла лучше всего подходит алюминий, поскольку имеет высокую теплопроводность и умеренную стоимость. Нагрев будет зависеть и от площади сетки или пластины. Чем она больше, тем лучше будет нагреваться воздух. Но многие из нас имеют ограниченные финансовые возможности и такую роскошь, как алюминиевая сетка может позволить не каждый. Так, что в большинстве случаев используется простая металлическая сетка. Поверхность абсорбера покрывается чёрной матовой краской для увеличения селективных свойств.

На отверстия нужно сделать клапан, чтобы в холодное время года обратно в помещение не поступал холодный воздух. Для этой цели можно использовать кусок полиэтилена, который крепится на отверстии за верхнюю часть. Кроме того, необходимо на входе в коллектор установить мелкую сетку, выполняющую роль фильтра. Это защита от падания пыли и грязи. Если этого не сделать, стекло или поликарбонат быстро загрязнятся и пропускание солнечных лучей (значит, и КПД) значительно ухудшится. Периодически сетку нужно промывать, чтобы устранять пыль, и поддерживать пропускную способность на нормальном уровне.

Абсорбер воздушного солнечного коллектора

Потом нужно установить прозрачный защитный слой. Это может быть закалённое стекло, разные виды поликарбоната, прозрачный шифер, стеклопакет или что-то другое. Главное, не забыть, что короб солнечного коллектора должен быть герметичным, и надёжно заделать все щели. Стеклопакет подойдёт лучше всего, но он стоит гораздо дороже, зато есть разные виды более доступного поликарбоната. По такой схеме можно сделать своими руками обогрев курятника или любого другого хозяйственного строения.

Потом устанавливается защитный слой на верхнюю часть солнечного коллектора. Если используется стекло, то оно должно быть закалённым. А также применяют прозрачный шифер, стеклопакеты, поликарбонат. Чтобы короб был герметичен, нужно все швы заделать герметиком. В результате можно изготовить просто воздушный коллектор для обогрева хозяйственных построек или помещения в доме.

С использованием водосточных труб

Подобные солнечные коллекторы располагают на всю стену обогреваемого помещения. Осенью и весной такая установка позволяет существенно экономить на тепловом отоплении. Материалы подбираются с учётом габаритов. Каркас выполняется их досок, усиленных брусом, а задняя стенка из влагостойкой фанеры. Лучше взять толщиной не менее 10 мм. Абсорбер изготавливается из водосточных труб. Хорошо, если они будут прямоугольной формы. В качестве подложки берётся тонкий алюминиевый лист. Минеральная вата идёт на утепление задней стенки, а пенополистрол – на боковые стенки корпуса.

Воздушный коллектор из водосточных труб

В целом порядок сборки коллектора из водосточных труб ничем особенно не отличается от стандартной технологии, описанной выше. Сначала изготавливается деревянный корпус в виде открытого ящика. Его глубина должна быть на 2─3 сантиметра выше диаметра труб. После изоляции задней и боковых поверхностей, на дно укладывается минеральная вата. Она накрывается алюминиевым листом и к нему монтажной лентой и саморезами прикрепляются трубы. Длина водосточных труб должна быть такой, чтобы от одного из торцов они заканчивались на расстоянии 20 сантиметров. Их края фиксируются перегородкой из дерева с вырезами под трубы. Входное и выходное отверстие располагаем с одной стороны, а с противоположной делаем перегородки, которые будут разграничивать воздушные потоки.

После монтажа все внутренности воздушного коллектора окрашиваем в чёрный цвет. После высыхания укладывается стекло или поликарбонат. По швам всё тщательно герметизируется. После этого солнечный коллектор устанавливается на южной стороне дома. Рекомендуется сделать надёжные опоры или даже прикрепить его к зданию. Далее к вентиляции дома подключаются патрубки и устанавливается вентилятор, выполняющий принудительную вентиляцию.

Воздушный коллектор на окно

Чтобы не возводить большие конструкции был придуман вариант с воздушным коллектором на окно. Он имеет небольшой вес и легко может быть снят. Нужно сказать, что такой коллектор достаточно эффективен и может неплохо прогреть помещение. Выполняется он из алюминия.

Для изготовления каркас используют алюминиевые рамки. На стеклопакет творение можно будет закрепить, как и москитную сетку.

Воздушный коллектор на окно

Для изготовления задней стенки используется лист алюминия средней толщины. В этом случае он не будет мяться. В задней стенке просверливается пара рядов отверстий в нижней и верхней части. В нижние отверстия будет забираться холодный воздух, а из верхних будет выходить нагретый. Сильно нагреваться он, конечно, не будет. Но тёплый – это вполне реально. Алюминиевый лист можно закрепить, используя фольгированный скотч. Им можно прихватить лист посередине и по углам. Для укрепления задней стенки ещё можно установить профиль из алюминия.

В качестве абсорбер может быть использована фольга чёрного цвета, используемая в фотографии. Но найти её проблематично. И обычно проблема решается установкой алюминиевого листа, покрашенного в чёрный цвет. По габаритам этот лист соответствует задней стенке. Крепите его тем же фольгированным скотчем ставите верхнюю рамку. Сверху она фиксируется тем же скотчем по периметру.

На роль пропускающего солнечный свет покрытия годится плёнка. Можно взять ту, в которую оборачивают продукты. У коллектора корпус должен герметичен. После сборки солнечный коллектор устанавливается на окно, выходящее на южную сторону.

Солнечный воздушный коллектор из профнастила

Этот вид чем-то напоминает конструкцию из водосточных труб квадратного сечения, но он проще и сделать его можно быстрее. Под него изготавливается короб необходимого размера из досок и бруса. Дно выполняется из фанеры, на которую кладётся минеральная вата. Не забудьте в дне сделать отверстие для выхода воздуха. Далее укладывается профнастил и окрашивается в чёрный матовый цвет. Профнастил должен быть с высоким профилем. В листе проделывается перфорация, чтобы мог проходить воздух.

Воздушный коллектор из профнастила

Сверху конструкция обшивается поликарбонатом и проводится тщательная изоляция. Естественно, в корпусе должно быть отверстие для всасывания холодного воздуха и выхода нагретого. У последнего нужно установить вентилятор. Солнечный воздушный коллектор подобного типа обеспечивает нагрев примерно на 20─25 градусов по сравнению с наружным воздухом. И этого вполне достаточно для поддержания микроклимата. При этом ещё постоянно идёт приток свежего воздуха.

Вот такие есть варианты солнечных воздушных коллекторов. Есть ещё масса вариаций. Например, из пивных банок. Все примеры в одной статье не охватить.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Воздушный солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор предназначен для нагрева воздуха непосредственно подаваемого в систему теплоснабжения. Такой коллектор применяется в системах с воздушным отоплением, осушительных аппаратах и в системах с рекуперацией воздуха в помещениях.

Конструкция воздушного коллектора представляет собой плоскую панель, вмонтированную в южный фасад здания. Абсорбер, так же как и в жидкостных солнечных коллекторах, выполнен из пластин хорошо проводящего металла (медь, алюминий) реже из пластика. В отличие от плоского солнечного коллектора здесь нет трубок, воздух нагревается непосредственно при контакте с пластиной абсорбера. Для увеличения площади теплоотдачи абсорбер имеет ребристую форму или перфорацию. Коллектор должен быть хорошо изолирован для уменьшения тепловых потерь. Циркуляция воздуха в таких системах может быть как естественной, так и принудительной с применением вентиляторов.

Схема работы воздушного солнечного коллекора

Воздушный солнечный коллектор: особенности работы

Воздушный коллектор работает при значительно меньших температурах, чем традиционные жидкостные солнечные коллекторы. В традиционных системах для начала работы гелиосистемы температура на коллекторе должна превышать 40-50 ºС, для воздушной гелиосистемы достаточно 25-30 ºС. Вследствие тепловые потери значительно меньше и эффективность системы повышается. Однако ввиду того, что теплопроводность воздуха намного меньше применение таких систем весьма ограничено.

Воздушный солнечный коллектор невозможно рассматривать как альтернативу гелиосистемам с жидким теплоносителем, поскольку с их помощью проблематично реализовать подогрев воды и интеграцию в традиционные системы отопления. Однако с их помощью можно добиться значительной экономии энергоресурсов при применении в системах воздушного отопления.