» Главная » своими руками » Как сделать солнечный коллектор своими руками

Как сделать солнечный коллектор своими руками

Ни для кого не секрет, что на сегодняшний день в интернете сложно найти нормальную статью, которая поможет создать эффективный солнечный коллектор своими руками. Чаще всего статьи являются малоинформативными, а проекты сложными в реализации и не каждому подходят. К примеру, солнечный коллектор, основой которого станет радиатор от холодильника или пластиковые отходы может стать подходящим вариантом для дачного участка. Для отопления и обслуживания дома такой коллектор скорее всего не подойдет. В этом случае нужно что-то другое.

Солнечный коллектор, представленный в данной статье характеризуется тем, что он сделан из меди и эффективного селективного покрытия, которое гораздо практичнее обычной матовой краски.

В зимнее время, в пасмурные дни коллектор нагревается до 400С, а в солнечные даже кипятит воду. Показатели на сновании проведенных испытаний в летнее время следующие: при температуре воздуха + 350С сухой коллектор (одинарное остекление) под прямыми солнечными лучами нагревается до + 1560С.

Данная статья окажет значительную помощь при поиске своего варианта создания солнечного коллектора своими руками. Простое, последовательное описание действий в процессе работы даст возможность любому желающему самостоятельно реализовать идею, в результате чего вы получите свою конструкцию, которая станет незаменимой в вашем доме и поможет значительно сэкономить средства.

 

Итак, поехали…

Подготовка в создании солнечного коллектора.

Идея использования солнечной энергии бесплатно – заманчива и интересна. Однако после изучения рынка солнечных коллекторов мне стало понятно, что на самом деле это является очень уж недешевым удовольствием. Стоимость солнечных коллекторов на сегодняшний день довольно-таки внушительная.

Для обычного человека, имеющего средний достаток, купить в одночасье солнечную установку вряд ли представляется возможным. И поэтому многие задумываются о создании солнечного коллектора своими руками. И конечно же будущий коллектор должен работать не только летом, а и зимой греть воду.

Изучив большое количество информации на форумах, просмотрев множество роликов в сети, я решился на создание своего солнечного коллектора, который удовлетворит все мои запросы.

 

Медный абсорбер для солнечного коллектора

 Абсорбер представляет собой поглощающую панель, которая нагревается под лучами солнца. Абсорбер – это основа, без которой установка не будет действовать. В моем случае выбор медного абсорбера был обусловлен тем, что. во-первых, с медью просто работать в домашних условиях благодаря ее гибкости. Во-вторых, этот металл характеризуется высокой проводимостью тепла, что очень важно для эффективной работы солнечного коллектора. В-третьих, из меди мы можем получать селективное покрытие (СuO). Единственным существенным недостатком является стоимость материала. В результате поиска в интернете я остановился на медной ленте неограниченной длины размерами 0,2 мм х 30 см по цене в среднем 110 грн/кг. Для реализации идеи я заказал 8 м медной ленты, которая по весу составила примерно 4, % кг. Обошлось мне это в пределах 500 грн (с доставкой).

Радиатор был создан при помощи спайки двух труб 22мм длиной 125 см и 10 труб 9,5 мм (10мм) длиной 2 м. Найти такие трубы не представляет сложности.

Медный абсорбер для солнечного коллектора

Радиатор из толстых труб (22мм) и тонких (10мм)



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-7392743430897502"
data-ad-slot="6450571371">

В первую очередь я просверлил отверстия в толстых трубах диаметром 9, 5 мм. Затем в полученные отверстия вставил тонкие трубы. Во избежание возникновения значительного гидравлического сопротивления тонкие трубы не должны глубоко торчать внутри толстой трубы – 5 – 10 мм. После этого трубы с легкостью были запаяны при помощи мягкого припоя и флюса фирмы SANHA. Также использовалась газовая горелка с пьезо TOPEX – один из недорогих вариантов.

Солнечный коллектор должен быть герметичным и не протекать.

Стыки труб герметичны. Солнечный коллектор должен быть герметичным и не протекать.

После спайки радиатора на концы по диагонали были припаяны 2 заглушки и 2 резьбы (3/4 дюйма). Далее с одной стороны была вкручена заглушка, а с другой штуцер, на который был надет шланг от компрессора. Затем я залил воду и начал опрессовку – накачано было примерно 7 бар.Во избежание протеканий нужно внимательно отнестись к резьбовым соединениям. Проверить наличие протеканий вы можете при помощи воды и воздуха. К примеру, можно поместить соединения в емкость с водой. Если появятся воздушные пузырьки, значит где-то пропускает и нужно еще раз просмотреть места соединений.

solar-collector3

Резьба с двух сторон по диагонали (3/4 дюйма)

 

Первые шаги по созданию солнечного коллектора своими руками пройдены. Далее все будет еще интереснее.

После проведения опрессовки можно приступать к припайке медной ленты. У меня на это ушло гораздо больше времени, чем на подготовку радиатора. Промучился три дня. Первое что было сделано, это нарезка полосок в количестве 7 штук длиной по 1 метру. После этого, в течение одного дня они были спаяны в единое полотно внахлест (50 – 10 миллиметров). В результате получилось полотно размерами 1 х 2,07 метров.

solar-collector4

Две полосы ленты из меди размерами 1 метр х 30 сантиметров.

Соединенные полосы. Если смотреть слева, сначала идут 4 полосы, отмытые кислотой, затем 3 полосы (чистые)



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-7392743430897502"
data-ad-slot="6450571371">

Следующим шагом было припаивание полотна к готовому радиатору. С целью обеспечения наиболее эффективного теплообмена, припаивать необходимо тщательно и по всей длине трубы, что составляет всего лишь 20 метров. Сначала я выполнял припаивание при помощи фена, а когда закончился мягкий припой, обычной газовой горелкой и простым припоем (ПОС 40). С ним работать сложновато, но при желании вы справитесь. В общей сложности на всю работу понадобилось приперно 500 – 700 г припоя. На сегодняшний день стоимость хорошего припоя (SANHA) в среднем составляет 150 – 170 грн. На рынке можно найти припой и подешевле.

Делаем солнечный коллектор из медных трубок

Трубы прижимались кирпичами и аккуратно выравнивались резиновым молотком.

 Следует отметить один момент относительно места стыка труб и медной ленты. В связи с тем, что под воздействием температуры ленту может повести и деформировать, необходимо достичь минимального зазора и хорошо прижимать трубу к ленте. А маленький зазор должен быть заполнен припоем. В моем случае это заняло два дня с перерывами на обед.

зазоры в свободной трубке,

На фото вы можете увидеть зазоры в свободной трубке, образование которых допускать нельзя.

Труба должна быть очень плотно прижата к медной ленте.

Конечно же определенные опасения после выполнения припайки есть. Не расплавится ли припой, температура плавления которого – 1800С, от летней жары. Будем надеяться, что он выдержит.

солнечный коллектор из меди своими руками

Припайка заняла три дня работы

 

Порядок селективного покрытия солнечного коллектора собственными руками (чернение)

Многие знают, что оставлять абсорбер естественным (медного цвета) не есть хорошо. Оксидная пленка меди (Cu2O) на самом деле является теплоприемником, даже более эффективным чем специальная термостойкая краска. Однако у этой пленки есть недостаток, она подвержена окислению и разрушению. В результате ваш абсорбер может стать сине-зеленого цвета. Самым простым способом является покрытие меди краской черного цвета (термостойкой).На ютубе вы можете найти ролики, где коллекторы, окрашенные термостойкой краской, кипятят воду. Для получения более эффективного солнечного коллектора своими руками желательно нанести покрытие – оксид меди 2 (CuO). Это покрытие черного цвета с хорошим коэффициентом поглощения (70 – 90 процентов). Также оно характеризируется низким коэффициентом излучения (эмиссии). Данный коэффициент зависит от толщины пленки и колеблется от 5 до 20 процентов. Такое эффективное покрытие солнечного коллектора вы можете получить самостоятельно в домашних условиях. Конечно оно не сравнится с заводским, однако оно значительно лучше и эффективнее, чем термоустойчивая черная краска. У краски хорошее поглощение и высокое излучения (в пределах 80 процентов). Это не самый лучший вариант для солнечного коллектора. Покупка специальных селективных красок обойдется вам значительно дороже, чем самостоятельное покрытие оксидом меди. Существует одна сложность – нанесение покрытия. Это сложнее чем обычная покраска. Но в любом случае, выбирать вам: или придется потрудиться или потратить больше денег.

Я выбрал вариант подешевле и решил делать чернение меди. Помимо опытов и подготовок на работу у меня ушло три дня.

Если говорить на языке химии:

CuO получается в результате непосредственного окисления меди, которая и является основой нашего абсорбера. Вам не понадобятся валики или кисточки. Для запуска процесса окисления вы можете выбрать один из описанных ниже способов:

Способ № 1:

  • 1 литр воды
  • 50 – 60 г соды каустической (NaOH)
  • 14 – 16 г персульфата калия (K2S2O8)

Способ № 2:

Аналогичный первому, только вместо персульфата калия используется надсернокислый аммоний (NH4)2S2O8

Способ № 3

  • 1 литр воды
  • 100 г каустической соды (NaOH)
  • 50 – 60 г хлорида натрия (NaClO2)

Обязательными условиями для все способов являются:

  • подготовка поверхности путем очистки и обезжиривания;
  • температура поверхности и раствора примерно 60 – 650С;
  • в связи с тем, что кислород быстро улетучивается под действием реакции, использовать необходимо только свежеприготовленный раствор;
  • использование дистиллированный воды.

Один из главных моментов – строгое соблюдение техники безопасности

NaOH (едкий натр) разъедает органику, жертвой могут стать кожа, глаза и др. Поэтому ни при каких условиях не стоит прикасаться к раствору незащищенными руками – наденьте резиновые перчатки. Глаза можно обезопасить, надев специальные очки. Не забывайте, что NaOH при взаимодействии с горячей водой вызывает бурную реакцию.

строгое соблюдение техники безопасности

На фото (рука не моя, чужая) показано, какие химические ожоги можно получить. Главное – осторожность.

В процессе подогрева надсернокислый аммоний (NH4)2S2O8 выделяет аммиак. Поэтому при использовании этого способа необходимо применять средства газовой защиты и желательно не работать в закрытом помещении. Я пользовался газопылевым респиратором, который защищает от аммиака. Вряд ли бы я справился без него. В летнее время вы можете работать и на свежем воздухе. Однако надо помнить, что необходимо поддерживать температуру, необходимую для возникновения химической реакции.

 газопылевой респиратор

Вам нужен газопылевой респиратор. Обычный от пыли (слева) вряд ли поможет.

NaClO2 – хлорит натрия (хлорид – поваренная соль – не путайте) на первый взгляд безопасное вещество, однако не стоит обманываться на его счет. Не стоит его брать голыми руками, поскольку он выделяет хлор, который может нанести повреждения коже. Паснет он конечно «изумительно».

K2S2O8 – персульфат калия (надсернокислый калий) является наиболее безопасным способом. Недостаток – его трудно и дорого достать, нужно заказывать. По поводу этого способа сказать особо нечего, поскольку я его не испытывал.

В любом случае любые реактивы вы можете заказать через интернет. К примеру, любые химические вещества вы можете купить в фирме ТОР (Одесса).

Если эксперимент не удался, есть возможность все исправить. Я использовал для этого ортофосфорную кислоту (одна из основных составляющих Кока-Колы). Она вполне успешно смывает CuO.

Порядок чернения поверхности абсорбера

Идея не очень сложная в реализации. После того как абсорбер был спаян я согнул его края доя формы блюдца. На всякий случай я промазал нижние стыки герметиком (используют при создании каминов). Затем в ведро с кипятильником я опустил подающую трубу и трубу обратки. Горячая вода должна циркулировать и поможет ей в этом циркуляционный насос. Я хотел перелить в полученное блюдце раствор, но эксперимент не удался по нескольким причинам. При помощи насоса вода может циркулировать только по замкнутому контуру. Он не может поднимать воду выше уровня открытой емкости. Также герметик, который я применил вызвал полное разочарование, поскольку он растворился в воде и плохо пропаянные места снова стали проблемой. В общем я даже придумал название для своего изделия – дуршлаг для макаронных изделий.

рабочая поверхность абсорбера с загнутыми бортамиВот так выглядит рабочая поверхность абсорбера с загнутыми бортами.

герметик для солнечного коллектора

Следы герметика на боковой стороне.

Нижний вид солнечного коллектора

Нижний вид солнечного коллектора

И тогда я пошел другим путем. Решил сделать ванну таких размеров, чтобы абсорбер окунуть полностью и очернить его. Исходя из размеров изделия, мне нужно было примерно 30 литров воды, которую еще надо как-то подогреть в подвале без отопления.

На первый взгляд можно было бы очернить полосы по отдельности, что гораздо проще. А уже после этого собрать в единую систему абсорбер. Сразу скажу, это не вариант. Это связано с тем, что медь чернится одновременно с двух сторон и для выполнения пайки пришлось бы в последующем смывать черноту. В процессе смывания ортофосфорная кислота может смытьCuO, что совсем нежелательно. Более того, CuO не выдержит температуру пайки, которая является очень высокой, вследствие чего в этих местах CuOразрушится. Поэтому я и решил сразу полностью спаять абсорбер и чернить готовое изделие полностью.

Ванную я сделал из подручных материалов. Для этого использовались кирпичи, бруски и пленка. Затем я поместил в нее абсорбер в перевернутом виде, так как такое положение потребует меньше раствора. В процессе проведения опытов я заметил, что лучше чернится именно тыльная сторона абсорбера. Скорее всего это связано с тем, что в процессе перемещения вверх кислород окисляет медь на своем пути.

Пример ванной из подручных материалов

Пример ванной из подручных материалов (пока без клеенки)

После того, как абсорбер был помещен в ванную, я наполнил ее раствором, в котором изделие находилось один час. С целью избавления воздуха с поверхности и из-под абсорбера, я время от времени его покачивал. После этого была проведена контрольная проверка, по результатам которой я убедился, что часа было недостаточно и принял решение оставить абсорбер в растворе на всю ночь.

solar-collector15

Куски пенопласта сверху помогут задержать испарения.

Утренняя проверка проводил после тщательного проветривания помещения. Результаты разочаровали – пятна не только остались, а стали еще больше.

solar-collector16

Нижняя часть. Лицевую часть снять не удалось, поскольку после поднятия изделия и стока воды, пятна еще больше увеличились.

 Далее я начала думать о возможности чернения меди локально. Для осуществления идеи я взял маленький насос для фонтанчика (max 35C), который вполне успешно начал гонять воду по абсорберу, который разогрелся до 550С. Для получения высокой температуры нужно было два кипятильника, а у меня был только один. Более того из-за низкой температуры воздуха абсорбер постоянно охлаждался. На подогретую поверхность абсорбера я лил раствор небольшими порциями. В результате некоторые части зачернились. Однако получить идеальный результат не вышло, поскольку с некоторых частей раствор скатывался, не задерживаясь. При помощи газовой горелки мне пришлось разогревать эти части и проходить по ним смоченной губкой и так два раза, после чего медь наконец-то чернела.

 solar-collector17

Вот так все и происходило (как в бане)!

solar-collector18

На фото вы можете увидеть, как я грел абсорбер. Видны термометр и ведро.

 

После всех этих мучения я оставил абсорбер в растворе еще на одну ночь. На следующий день я его промыл и убедился, что покрытие прочное: не стирается и не слазит.

solar-collector19

Еще одну ночь абсорбер высыхал.

Далее несколько фотографий (без комментариев) чистого, сухого абсорбера

solar-collector20 solar-collector22 solar-collector21

Порядок сборки корпуса солнечного коллектора своими руками

В процессе создания абсорбера у меня было свободное время, которое я использовал для сборки корпуса солнечного коллектора собственными руками. Для этого я решил использовать плиты ОСБ (10мм). Они не тяжелые, крепкие, устойчивы к влаге и сравнительно недорогие. Из них я собрал короб нужных мне размеров. Для соединения частей использовались уголки, показанные на фото:

Уголки, при помощи которых вы можете соединить части фанеры

Уголки, при помощи которых вы можете соединить части фанеры

Готовый короб

Готовый короб (в последующим мне пришлось его разбирать)

Следующим шагом было укладывание тепловой изоляции. В моем случае это была базальтовая вата 5 х 5 см толщиной. Предварительно вата была обрызгана водоотталкивающей жидкостью (гидрофобизатор). Затем вата была покрыта фольгой. Зачем, точно не знаю, но есть одно предположение.Я просмотрел множество информации о солнечных коллекторах своими руками и часто замечал, что абсорбер укладывают непосредственно на вату. В результате абсорбер находится с ней в контакте. Из того, что мне известно, излучение составляет 70 процентов из теплопотерь, в которые входят конвекция, передача тепла, излучение. 15 процентов – передача тепла и конвекция. При помощи фольги я решил избавить изоляционную вату от теплового излучения абсорбера и отражать тепло обратно на абсорбер. Для этого я предусмотрел зазор между абсорбером и ватой (2 сантиметра), что позволит фольге служить отражателем. Без зазора идея работать не будет.

теплоизоляции

Вариант теплоизоляции

Для начала были собраны три стены, далее заведен абсорбер и уложена изоляция четвертой стенки. После этого боковая стенка была прикручена. Если вы решите использовать этот вариант, советую девать все в такой же последовательности, поскольку не представляю, как можно сделать по другому.

установкой поглощающей поверхности солнечного коллектора

Вид перед установкой поглощающей поверхности солнечного коллектора

 Абсорбер в коробе. После этого выложена изоляция

Абсорбер в коробе. После этого выложена изоляция. Вид без боковой стенки (еще не прикручена)

 

Дальнейшие действия уже не такие сложные. Прикрутил кант, сделанный из реек (по периметру) и укрепил его при помощи уплотнительных резинок, которые используются для уплотнения дверей и окон.

деревянный борт для стекла

На фото деревянный борт для стекла

Резинка для уплотнения

Резинка для уплотнения

Благодаря доброте душевной некоторых людей я достал стеклопакеты бесплатно. Исходя из того, что 1 метр кв. весит 20 кг, вес моего стекла в результате составил 46 кг. Поэтому я принял решения сначала установить коллектор, а потом уже заниматься стеклом. Во избежание запыленности солнечного коллектора своими руками он был обернут пищевой пленкой. В таком состоянии он находился несколько дней, пока не наладилась погода и я не нашел человека, который мне сможет помочь. Помощь в моем случае была необходима из-за объемного размера изделия.

Солнечный коллектор перед установкойСолнечный коллектор перед установкой

 

Проведение первых испытаний Солнечного коллектора

 Испытания проводились 28 февраля. Был тихий, безветренный день. Температура воздуха составляла +60С. Было немного облачно.Мы, я и помощник, вынесли солнечный коллектор на улицу. Это не составило труда, поскольку, несмотря на то, что он габаритный, вес его небольшой благодаря составляющим – фанера, вата, медь. Размер изделия получился следующим: 1,09 х 2,18 метров. После установки солнечного коллектора мы протерли стеклопакеты. Вынос стеклопакетов не занял много времени, но за эти минуты патрубок уже нагрелся. После выноса третьего стеклопакета за патрубок уже нельзя было держаться из-за его высокой температуры. Прошло всего полчаса, но продержать руку, прижав ее к патрубку, более 3-х секунд не получалось. Приятно, что средства и силы, потрачены на изготовления солнечного коллектора своими руками не зря. Когда пригрело солнышко ситуация стала еще интересней – из коллектора пошел пар. Было такое ощущение, что вся конструкция – большой самовар. В результате я пришел к выводу, что эксперимент удался. Каждая порция воды быстро кипятилась (примерно 10 секунд) и из патрубка выходил кипяток. Если верить термометру – 97 – 980С. Конечно бывает и получше, но для солнечного коллектора своими руками, я думаю, результат неплохой.

Ниже я выложил еще несколько фотографий с комментариями



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-7392743430897502"
data-ad-slot="6450571371">

Солнечный коллектор перед установкой

Солнечный коллектор в полный рост!

В утреннее время часть солнечного коллектора затенена домом

В утреннее время часть солнечного коллектора затенена домом

Во время простоя теплоизоляция плавится

Во время простоя теплоизоляция плавится

 Во время простоя теплоизоляция плавится

Во время простоя температура на выходе составила 1190С.

 

3 thoughts on “Как сделать солнечный коллектор своими руками
  1. Barnypok:

    Ну я думаю это не коллектор.Тогда коллектором можно назвать бак с водой ,покрашенный в чёрный цвет.

  2. Barnypok:

    какой теплоноситель? простая вода?
    Вес одного готового блока ?

  3. Да, вода. Вес около 100 кг (без воды)

Добавить комментарий

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