Энергия солнца для комфортного купания: солнечный коллектор для бассейна

Солнечные коллекторы для бассейнов: подогрев воды

Как устроены солнечные водонагреватели?

Солнечные коллекторы полностью автономны. Для нагрева воды они используют энергию солнца. Чаще всего они применяются в открытых каркасных бассейнах небольших и средних размеров и работают одновременно с фильтровальной установкой.

В России встречаются два основных типа солнечных водонагревательных установок. Наиболее распространенная представляет собой панель (коллектор) из множества черных трубочек малого диаметра и фитингов для врезки в систему фильтрации. Вода проходит сквозь коллектор, нагревается и возвращается в бассейн.

Таким нехитрым способ ее температура поднимается на 10-15 градусов в теплое время года. Эффективность данного метода резко снижается в пасмурные дни.

Но даже в непогоду хорошо работает солнечная водонагревательная установка, в которой нет трубочек с водой (солнечного коллектора), зато есть панель с фотоэлементами. По внешнему виду такое устройство чем-то напоминает термос.

Такая водонагревательная установка полностью автономна – при помощи фотоэлементов солнечная энергия преобразуется в электрическую, а та, в свою очередь, используется для работы компрессора и вентилятора.

Вода циркулирует через фильтр и тепловой насос устройства. Ее обогрев происходит за счет энергии тепла, извлекаемой при помощи компрессора из воздуха. Такой нагреватель способен автоматически поддерживать температуру воды и работает даже при низких температурах окружающей среды.

Как выбрать солнечный водонагреватель?

Выбор обусловлен, прежде всего, климатическими условиями, в которых предстоит работать. Главное, определиться с типом устройства. Количество солнечных коллекторов и их размеры зависят от объема бассейна.

Кроме того, при проектировании системы солнечного подогрева воды необходимо учитывать место положения бассейна (есть ли крыша от непогоды и ветра), его вид (открытый или закрытый), привычки купальщиков (желаемая температура для купания, интенсивность посещений и т.д.), возможные тепловые потери (испарение воды, теплопроводность дна к грунту, первичный подогрев, переливание и разбрызгивание и др.)

Как правило, водонагреватели устанавливаются на крыше или рядом с бассейном, в наиболее освещенном месте, куда солнечные лучи способны проникать не менее 6 часов в день. В темное время суток и холодное время года они заворачиваются в защитное покрытие.

В Тибете солнечной энергией отапливают даже жилые помещения. В Америке солнечные водонагреватели уже четверть века повсеместно используются при строительстве бассейнов. Даже в условиях северного климата эти устройства показывают себя хорошо и экономят деньги на обслуживании бассейнов.

В России они получили широкое распространение сравнительно недавно. Но выгоду и экологичность солнечных коллекторов и водонагревателей уже оценили тысячи владельцев загородных домов, так что спрос на них со временем будет лишь нарастать.

Денежный вопрос

Бассейн — «голубая» мечта практически каждого владельца частных загородных территорий.

Такое сооружение дешевым назвать нельзя, но на рынке подобных услуг все же встречаются «альтруисты», которые гарантируют выстроить шикарный бассейн за скромный гонорар. Счастливые клиенты с радостью соглашаются, считая встречу с таким человеком большой удачей, не осознавая, что строительство индивидуального бассейна — это не конец затрат.

На начальном этапе домовладельцам редко раскрывают все «карты» эксплуатационных регулярных денежных трат на бассейн. Но здесь достаточно вспомнить:

• необходимость покупки химических реагентов;
• расход электроресурсов на работу циркуляционного оснащения;
• затраты на обогрев воды.

Остановимся более детально именно на последнем пункте, и попробуем объяснить, почему солнечный коллектор станет наилучшим выходом для владельцев частных загородных домов с бассейнами.

Сразу отметим, что речь пойдет об относительно небольшом бассейне из полипропилена объемом 20 м3, который установлен в доме.

Инструкция изготовления солнечной батареи своими руками

Простая схема из шланга для полива

• На металлический лист 1500х1500х2 мм. наносится краска чёрного цвета.
• Поливочный шланг сворачивается спиралью. Необходимо создать 4 улитки по 60 см в диаметре соединённые между собой последовательно.
• Закрепить спирали между собой можно посредством проволоки или бечёвки.
• Укладываются они на плоскость листа.
• Подача воды из бассейна осуществляется через циркуляционный насос.
• Напор регулируется опытным путём.
• Лист необходимо приподнять для создания угла равного 60 градусам. Это необходимая величина для попадания на коллектор прямых солнечных лучей.
• Вода в такой системе прогревается до 50С.
• В течение нескольких часов вода в небольшом бассейне приобретёт комфортную температуру.

Более сложный вариант сборки коллектора из пластиковой трубы

• На лист фанеры с рабочей стороны наносится чёрная краска.
• Из полипропиленовой трубы диаметром 10 мм спаивается система в виде змеевика.
• Отрезки трубы соединяются уголками.
• Шаг между прямыми участками трубы равен 50 мм.
• Конструкция крепиться к листу фанеры с помощью полиэтиленовых самозатягивающихся хомутов.
• Труба окрашивается краской в чёрный цвет. Это необходимо не только для нагрева воды, но и для защиты материала трубопровода от разрушительного воздействия ультрафиолета.
• Готовый блок обрамляется рамой из рейки 20х20 мм.

• Задняя стенка коллектора обклеивается пенопластом для создания теплоизоляции внутреннего пространства.
• Для установки конструкции собирается каркас из бруса сечением 50х50 мм.
• Коллектор устанавливается на каркас жёстко для сопротивления ветру.
• Подача воды осуществляется с нижнего края с применением циркуляционного насоса.
• Выход воды осуществляется в верхнем углу противоположной стороны системы.
• Температура воды при правильной регулировке насоса достигает 65с.
• Горячая вода по шлангу поступает в бассейн.

Как сэкономить при возведении солнечного коллектора

Для экономии денежных средств при сооружении солнечных аккумуляторов для обогрева бассейна своими руками, можно заменить дорогостоящие материалы на более дешевые, незначительно уступающие по качественным характеристикам. В связи с этим, специалисты рекомендуют:

• Для экономии семейного бюджета, трубы из металлопластика можно заменить на их ПВХ аналог. Данный аналог намного дешевле и соединяются они специальным клеевым раствором, который имеет приемлемую цену.
• Если использовать специальную «решетку» (предварительно ее уголки заменяются тройниками) вместо «змейки», то понадобиться насосная система, которая характеризуется меньшей мощностью и соответственно стоит дешевле.
• В целях предотвращения утери тепла, увеличения КПД солнечного аккумулятора, рекомендовано утеплить тыльную стенку пенопластом, специальной минеральной ватой. Зазоры между коллектором и бортиком заделываются силиконом.  
• Для предотвращения теплопотери, между стеклом и конструкцией по всему периметру укладывается специальный резиновый уплотнитель.
• Для автоматизации процесса нагрева воды рекомендовано установить термореле, благодаря которому, система будет автоматически выключаться после нагрева воды до необходимых температурных показателей, а также включаться, когда вода в бассейне остынет.

Внимание

Она монтируется на доске в спиралевидной форме. Оптимальная длина трубы от 50 м. Ее подсоединяют непосредственно к бассейну. Для прокачивания холодной воды используется насос циркуляционный.    

Подогрев тепловым насосом

Еще один метод подогрева – тепловой насос. Вода прогревается быстро. Электроэнергия расходуется на работу насоса и компрессора.

Система для подключения теплового насоса

Принцип действия:

• источник тепла – промышленные, бытовые стоки, термальные источники или дымовые газы;
• жидкость циркулирует по трубопроводу, проложенному под землей;
• потом она попадает в теплообменник, где тепло отдается хладагенту и он закипает;
• далее идет образование масс пара, которые передаются в компрессор и сжимаются до 25 атмосфер;
• пройдя по кругу, вода возвращается в чашу.

Положительные стороны техники:

• высокая мощность;
• бесплатные источники энергии;
• экономия денег во время эксплуатации;
• быстрый нагрев.

Единственный минус – высокая цена оборудования.

Система теплового насоса для нагрева воды

Солнечные коллекторы для отопления дома: разновидности установок

По конструктивному исполнению солнечные коллекторы могут быть плоскими или вакуумными. Последний вариант является более распространенным типом, который характеризуется простотой монтажа, высокой эффективностью, способностью обеспечить необходимым количеством тепла весь дом. Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома, цена которого превышает стоимость плоского изделия, представлен сложной конструкцией, которую можно использовать для полноценного обогрева помещения и нагрева воды в любой сезон года.

По типу конструкции солнечные коллекторы бывают вакуумными и плоскими

Существует особый тип установки, который называется коллектор-концентратор. Он представляет собой систему параболических отражателей, которые располагаются на одной криволинейной поверхности, где концентрируется в определенных точках солнечный свет. Для получения максимального эффекта необходимо изменять вслед за движением солнца положение устройства, которое может находиться в двух плоскостях.

В зависимости от теплоносителя различают жидкостные и воздушные конструкции. В первом случае используется дистиллированная вода или антифриз, а во втором – нагретый воздух.

По варианту применения теплоносителя различают пассивные и активные системы. В первом варианте солнечный коллектор используется совместно с баком накопителем. Такая система приемлема для горячего водоснабжения и не комплектуется дополнительными инженерными элементами. Активный вариант предполагает установку солнечного коллектора и других технических устройств, таких как насос, бак-накопитель, защитные клапаны, дополнительные приборы нагрева теплоносителя. Такая система может применяться и для горячего водоснабжения, и для отопления дома.

По виду использования коллекторы могут быть пассивными и активными

Способ передачи тепла может быть косвенным или прямым. Первый вариант предполагает наличие аккумулирующего бака, в котором выполняется передача тепловой энергии, полученной наружным контуром от солнечного излучения, внутреннему контуру, циркулирующему в системах отопления и ГВС. В прямоточных системах, которые применяются для горячего водоснабжения, циркуляция воды в контуре коллектора происходит под воздействием разности температур и благодаря наличию дополнительных элементов в виде клапанов и кранов.

Классификация солнечных коллекторов для отопления по температуре нагрева теплоносителя

Воздушные или водяные солнечные коллекторы для отопления дома можно классифицировать по степени нагревания его рабочих органов и теплоносителя. В зависимости от этого критерия различают низко-, средне- и высокотемпературные установки. Низкотемпературные варианты способны обеспечить нагрев теплоносителя до 50 °С. Такие тепловые коллекторы используются для подогревания воды в душевых летом, в емкостях для полива, для создания комфортных условий в прохладные весенне-осенние вечера.

Среднетемпературные системы обеспечивают нагрев теплоносителя до 80 °С. Такие установки употребляются для обогрева помещений, для бассейнов. Солнечные коллекторы данной категории наиболее целесообразно устанавливать при обустройстве частного дома. Высокотемпературные системы способны нагреть теплоноситель до температуры 250-300 °С. Такие устройства рекомендуется использовать в промышленных масштабах. Их применяют для обогрева коммерческих зданий, производственных цехов и других технологических помещений.

Высокотемпературные системы предполагают сложный процесс преобразования и передачи тепловой энергии. Конструкции имеют внушительные габариты, требующие много свободного пространства для их монтажа. Процесс изготовления системы является весьма трудоемким и затратным, что связано с использованием специализированного оборудования. Самостоятельно выполнить такой вариант не удастся.

По температуре нагрева коллекторы классифицируются на низко-, средне- и высокотемпературные

Гелиоустановки для систем горячего водоснабжения и отопления

Большое распространение и популярность приобрели именно солнечные коллекторы, которые применяются в качестве устройства для нагрева какой-либо жидкости (чаще всего, воды) с целью ее использования в системах горячего водоснабжения или отопления.

Другой вид оборудования для преобразования энергии солнца – батареи, которые принципиально отличаются от коллекторов тем, что сначала вырабатывают и аккумулируют электрическую энергию, а в дальнейшем ее можно использовать для хозяйственных нужд.

Но данный вид получения и переработки солнечной энергии требует приобретения дорогостоящего оборудования, главными конструктивными единицами которого являются фотоэлементы, что не всегда оправданно, особенно в регионах с небольшим количеством солнечных дней в году.

В отличие от них, солнечные коллекторы для нагрева воды или отопления дома имеют быструю окупаемость, особенно если изготовить их самостоятельно, так как в этом случае расходы составят лишь стоимость материалов, в число которых дорогие фотоэлементы не входят.

Использование солнечных коллекторов имеет очевидные преимущества:

• снижение затрат на отопление и подогрев воды для системы горячего водоснабжения;
• экологичность данного вида энергии.

Чаще всего использование коллекторов оправданно для использования в системах отопления небольших коттеджей или организации горячего водоснабжения в летний период в загородном доме или на даче. Оправдан солнечный коллектор для бассейна в качестве устройства для подогрева воды.

Объясняется это относительно невысоким КПД таких установок, который может значительно уменьшаться в пасмурные дни.

Поэтому для оптимизации расходов на отопление частного дома лучше всего использовать коллекторы совместно с традиционным оборудованием, которое изначально может быть рассчитано для этого, либо имеет возможности для переоборудования или согласования параллельного функционирования двух систем теплоснабжения.

Также стоит отметить, что, кроме регулярного обслуживания и очистки поверхности коллекторов от грязи и мусора, некоторые из них не предназначены для работы при низких температурах, поэтому перед началом зимы их нужно законсервировать, предварительно слив из системы теплоноситель.

Основные разновидности солнечных коллекторов

Солнечный коллектор представляет собой устройство, главной функцией которого является превращение поглощенной солнечной энергии в тепловую с целью ее дальнейшего использования для нагрева теплоносителя в системах отопления, в том числе и в «теплых полах» и ГВС дома.

КПД коллектора напрямую зависит от двух факторов: типа устройства и его площади, поэтому нередко для его монтажа выбирается крыша здания.

Солнечные коллекторы условно можно классифицировать, используя разные критерии. Прежде всего, они делятся по типу теплоносителя на:

• водяные (жидкостные);
• воздушные.

По уровню предельных температур коллекторы бывают:

• низкотемпературными – предел до 50°C, средний показатель 35-45 °C;
• среднетемпературными до 80°C;
• высокотемпературными – более 80°C.

Последние чаще всего являются промышленными образцами, сделать их своими руками не представляется возможным.

Конструктивно солнечные нагреватели воды могут быть:

• плоскими, которые могут быть как воздушными, так и жидкостными;
• вакуумными, использующими в качестве теплоносителя воду или иной вид жидкости;
• трубчатыми – бывают и жидкостными, и воздушными;
• термосифонными, или так называемыми накопительными интегрированными коллекторами, главным отличием которых является способность не только нагревания жидкости, но и поддержания ее температуры определенное время.

Последний вариант является самым простым как по устройству, так и по сложности изготовления и представляет собой несколько теплоизолированных емкостей с водой, а нагрев жидкости происходит через стеклянные крышки баков.

Данный тип коллекторов можно считать и самым простым в обслуживании, так как для того, чтобы он работал, необходимо лишь периодически очищать крышку емкости, но использовать его в холодное время года невозможно.

Плоские воздушные коллекторы тоже довольно просты и имеют вид специальной панели в виде герметичной коробки с теплоприемником с подключенными воздуховодами, по которым движется и нагревается воздух.

Для повышения эффективности их работы требуется увеличение их площади, например, за счет использования нескольких панелей в одной системе, а также использование вентилятора.

Как сделать солнечный коллектор для нагрева бассейна своими руками

Несмотря на простоту устройства, гибкий или пирамидальный бытовой коллектор стоит в районе 20 тыс. рублей. Если просчитать отдельно расходы на приобретение комплектующих элементов, то сделать солнечный коллектор для бассейна получится за 6-7 тыс. рублей.

Основные расходы пойдут на покупку шланга. Сначала нужно рассчитать его длину и толщину. Обычно вода в системе бассейна циркулирует со скоростью от 0,4 до 0,7 м/с. При таких параметрах 1 м шланга сечением 25 мм за час жарким солнечным днем способен выдать 3,5 л горячей воды. Взяв этот показатель производительности за основу, рассчитывают общую длину шланга с учетом объема воды в бассейне.

Важно! Расчеты получатся всегда примерные, так как на нагрев воды влияет температура наружного воздуха, интенсивность использования бассейна, наличие укрытия чаши и другие нюансы.

Проще всего собрать для бассейна солнечный коллектор из ПНД труб черного цвета. Оптимально отдать предпочтение пирамидальной конструкции открытого типа. Трубу покупают именно черного цвета, чтобы лучше притягивалась солнечная энергия. Светлые оттенки отражают солнечный свет. Например, в трубе голубого цвета вода медленнее будет прогреваться.

Совет! При покупке ПНД трубы нужно удостовериться в наличии на черных стенках продольной синей полосы. Маркировка обозначает, что пластик не технический, а подходит для питьевой воды.

Каркасом коллектора выступает пирамида из бруса. Для ее изготовления берут квадратный кусок фанеры площадью 1 м2. По центру фиксируют стойку. От углов фанеры к вершине опоры устанавливают наклонные элементы из бруса. Получившаяся пирамида напоминает подставку под новогоднюю елку. На готовую конструкцию спиралью наматывают ПНД трубу. Между каждым витком оставляют зазор около 1,5 см. К наклонным элементам пирамиды трубу фиксируют хомутами. Крепления предотвратят съезжание витков. Концы трубы подключают к насосной системе бассейна.

Совет! Чтобы повысить эффективность самодельного коллектора, на основании из фанеры наклеивают любой фольгированный материал. Отражатель будет направлять солнечные лучи на шланг.

На видео пример солнечного коллектора:

https://youtube.com/watch?v=oIQEh6UO104

Чтобы изготовить закрытого типа солнечный коллектор для уличного бассейна, нужно выполнить следующие действия:

1. Максимально ближе к бассейну на солнечном участке выбирают место под панельный гелиоколлектор. Лицевая часть аккумулирующего устройства должна смотреть на юг. Выбранное место очищают от травы, снимают лопатой дерновой слой. Дно ямы застилают геотекстилем, засыпают до уровня земли песком и щебнем. Сверху на подушке выкладывают площадку из тротуарной плитки, накрывают ее любым гидроизоляционным материалом.
2. Из бруса сечением 50х50 мм собирают раму, которая исполнит роль каркаса короба. Внутри здесь будет лежать труба. Нижнюю часть рамы обшивают фанерой. Этой плоскостью короб будет направлен на север.
3. Раму щита усиливают монтажными уголками. Аналогично из этих элементов устанавливают выступы, за которые будет фиксироваться шланг коллектора. Из бруса собирают каркас для вертикальной установки щита. Располагают его на подготовленной площадке. К каркасу тыльной стороной, обшитой фанерой, крепят щит.
4. По периметру рамы с лицевой стороны крепят рейки. Они должны иметь пазы под стекло. Весь щит красят краской черного цвета. Внутри щита укладывают шланг черного цвета. Расстояние между каждой линией выдерживают 4,5 см. К заранее подготовленным выступам шланг фиксируют хомутами или пластиковыми держателями. Трубу изогнуть под крутым углом для укладки в короб не получится. Ее режут кусками, а для соединения применяют фасонные элементы: уголки, муфты.
5. После монтажа шланг коллектор подключают к насосной системе бассейна, проводят гидравлическое испытание. Если все нормально, приступают к остеклению. Для этих целей оптимально использовать стекло. Если его нет, подойдет поликарбонат, но его прозрачность меньше, за счет чего снизится КПД коллектора.

После остекления можно осуществлять подогрев воды в бассейне солнечным коллектором самостоятельной сборки. Система запускается от ручного включения насоса. При желании можно поставить автоматику с термодатчиками.

Жарким солнечным днем вода внутри шланг аккумулирующего устройства прогреется до температуры + 70 оС. Примерно за 4-7 часов работы циркуляции вода в бассейне прогреется до + 25 оС. Однако эти показатели примерные. Температура нагрева зависит от объема бассейна и размера коллектора.

Обогреваем бассейн с помощью самодельного солнечного коллектора на 2 кВт

Идея такого коллектора принадлежит жителю из Московской области, который после строительства недорогого бассейна задался вопросом его подогрева. Так и пришла в голову идея, как можно своими руками изготовить коллектор, с помощью которого можно нагреть 10 кубических метров воды до приемлемой температуры.

Схема подключения коллектора упрощенная, вода закачивается с нижней части бассейна и затем поступает в коллектор. Ну а с выходного отверстия вода коллектора вода затем поступает в бассейн. Насос использовался Джилек Дренажник 170/9 производительностью 10200 л/ч, а высота подъема составила 9 метров.

Что касается теплообменника, то его было решено изготовить из пластиковых труб диаметром 1/2 дюйма. При этом используется не цельная труба, закрученная в спираль, а своего рода «змейка». Именно благодаря укладке труб «змейкой» при наступлении холодов воду с труб очень легко слить.

Чтобы при сгибе металлопластиковой трубы выдержать радиус около 5 см и обеспечить хорошую плотность укладки труб, были использованы металлические уголки. При таком подходе расстояние между трубами удалось сократить вдвое. Конечно, эффективнее бы работали медные трубы, но такая самоделка была бы затратной, да и тяжело, что не очень хорошо для каркаса, к тому же было бы проблемно собирать такую конструкцию.

Материалы и инструменты для сборки:

— две фанеры размерами 1,52х1,52 м и толщиной 10 мм;— деревянный брус 50х50 мм и длиной 6 метров (10 штук);— пластиковые клипсы для труб 1/2 дюйма (160 штук);— стальной оцинкованный уголок для изготовления каркаса 50х50 мм (60 шт.);— сантехнические уголки мама-мама и папа-мама (120 шт.);— штуцер (папа) для металлопластиковой трубы (120 шт.);— металлопластиковая труба диаметром 1/2 дюйма и длиной 110 м;— два баллончика с краской для покраски труб;— черный антисептик — 5 л;— уголок алюминиевый размером 10х10 мм и длиной 225 см (4 шт.);— обычное стекло размером 113х93 см и толщиной 4 мм (4 шт.);— 2.5 м вагонки (4 шт.).

Процесс изготовления коллектора:

Шаг первый. Сборка уголков и штуцеровНужно взять уголки и штуцера и соединить их. Для этих целей используется фум лента.

Шаг пятый. Как застеклить коллекторЧтобы коллектор работал эффективно, его нужно застеклить. Для установки стекла по периметру коллектора нужно прибить вагонку, она имеет бортик, в него и будет устанавливаться стекло.

В связи с тем, что коллектор получился довольно большой, найти стекло таких размеров будет проблематично. Но это не проблема, его можно собрать из нескольких фрагментов. Помимо этого такое большое и тонкое стекло будет провисать и долго не выдержит. Целесообразно разделить его на 4 части. Чтобы стыковать стекла используется алюминиевый уголок. В центре уголок крепится к брусу, а стекло фиксируется при помощи шайб.

Источник статьи: http://usamodelkina.ru/6877-obogrevaem-basseyn-s-pomoschyu-samodelnogo-solnechnogo-kollektora-na-2-kvt.html

Лучшее

• Альпийские горки на фото – Планируете создать на своем участке альпинарий, но не знаете с чего начать? А начать рекомендуем с просмотра фото альпийской горки.
• Бассейн своими руками – Устраиваем бассейн на даче. Подбираем место, форму и размеры для бассейна. Разметка границ, рытье котлована, гидроизоляция, опалубка, укрепление стенок, заполнение водой и уход.
• Пруд на даче своими руками – Это совсем несложно. Придерживайтесь наших советов, и у Вас все получится.
• Живая изгородь на даче – Пять простых шагов создания живой изгороди – от разметки границ участка до обрезки кустарников.
• Альпийская горка своими руками – Подробное руководство по созданию альпийской горки (альпинария) своими руками.
• Растения для альпийской горки – Статья поможет Вам определиться с выбором растений для создания альпийской горки.
• Фотогалерея ландшафтного дизайна – Представлены работы и профессиональных дизайнеров, и тех, кто работал своими руками. Заходите, смотрите, делайте лучше!
• Садовые дорожки своими руками – Категории садовых дорожек. Различия и преимущества для каждого вида, необходимые материалы, этапы сооружения, фото.