Солнечные батареи для обогрева бассейна принцип работы

Солнечные батареи для подогрева воды в бассейне: секреты самостоятельного изготовления

Дата публикации: 27 мая 2019

Бассейн в доме или на даче уже давно не является чем-то экзотическим и недоступным. Пластиковая чаша или выложенная плиткой конструкция для детских забав и отдыха в комфортных условиях украшает большинство частных домовладений. Но неограниченные возможности по эксплуатации собственного бассейна осложняет проблема быстрого нагрева воды до комфортной температуры. Количество электроэнергии, которое приходится тратить на это удовольствие, вызывает резкий рост сумм оплаты за энергоснабжение. Простой и доступный выход – самодельный подогрев для бассейна от солнца с помощью коллектора. Несложное и эффективное устройство можно легко сделать своими руками – и навсегда забыть об огромных расходах, связанных с эксплуатацией открытого бассейна.

Немного технических подробностей для желающих досконально разобраться в вопросе

Превратить бесплатную солнечную энергию в электрическую и направить ее на подогрев бассейна можно с помощью солнечного коллектора. Его главное отличие от традиционных солнечных батарей – не просто выработка электрической энергии, а нагрев теплоносителя, циркулирующего в системе. В зависимости от конструкции, различают плоскую и вакуумную модель коллектора. Основа первой – поглощающая поверхность и медные трубки с теплоносителем, закрепленные на алюминиевой раме под защитным стеклом. В вакуумной модели основой конструкции выступает вакуумная трубка, поглощающая тепловую энергию благодаря окрашиванию в черный цвет. Стекло трубы из прочного боросиликата не боится трещин и готово прослужить длительное время.

Учитывая сложности, с которыми связано изготовление вакуумного коллектора, большинство эксплуатируемых сегодня самодельных моделей имеют классическую плоскую конструкцию. Их варианты могут отличаться между собой по стоимости материалов, технологии сборки и количеству использованных комплектующих.

Перечень материалов

Чтобы изготовить солнечный коллектор для нагрева бассейна, понадобятся:

• Комплект металлопластиковых труб.
• Металлический профиль для изготовления каркаса.
• Краска черного цвета для окрашивания труб с теплоносителем.
• Короб для размещения и закрепления конструкции коллектора.
• Брус для основания конструкции.
• Стекло, которое будет выполнять роль защитной поверхности.

В дополнение к стандартному набору домашних инструментов для резания и сборки элементов потребуется небольшой насос.

Выбор места расположения коллектора

Чтобы солнечный подогрев бассейна своими руками был максимально эффективным, необходимо учесть ряд требований:

• Установить коллектор в непосредственной близости от бассейна. Таким образом, удастся до нуля снизить возможные теплопотери.
• Выбрать оптимальный уровень наклона в зависимости от расположения участка относительно сторон горизонта и угла падения солнечных лучей.
• Подготовить площадку для установки оборудования. Это может быть бетонная стяжка, подушка из щебня или плитка для обустройства садовых дорожек.

Последовательность изготовления и сборки коллектора

На первом этапе сборки солнечного коллектора для нагрева воды в бассейне изготавливается каркас:

1. Брус нарезается на отрезки и последовательно соединяется хомутами и саморезами для формирования змеевика;
2. Конструкция обшивается листами фанеры, заранее нарезанной по нужному размеру;
3. Элементы каркаса соединяют с помощью саморезов, контролируя качество сборки для достижения оптимального уровня прочности.

Затем приступают к обустройству рамы коллектора:

1. Элементы рамы вырезают из металлического профиля и соединяют анкерами. Затем на раму укладывают поперечные ряды брусьев, которые будут служить основой для каркаса;
2. Укладывают каркас на раму и фиксируют его анкерными креплениями с соблюдением угла наклона, чтобы устройство улавливало как можно больше солнечного света;
3. Конструкция рамы с платформой окрашивают в черный цвет, улучшающий поглощение тепловой энергии;
4. На платформе размечаются места для установки труб с теплоносителем и монтируются пластиковые крепления по диаметру труб. Все перечисленные элементы также окрашиваются в черный цвет.

Обратите внимание: трубы от солнечного подогрева воды в бассейне должны выводиться непосредственно со дна бассейна, чтобы нагретая вода сразу поступала в чашу и способствовала прогреванию более плотных остывших слоев. Чтобы максимально снизить теплопотери, необходимо закрыть поверхность труб стеклом толщиной не менее 4мм. Его будет вполне достаточно, чтобы внутри коллектора поддерживалась высокая температура.

К собранной конструкции можно подключать насос, запускающий циркуляцию теплоносителя внутри системы. Лучше отказаться от приобретения мощной модели насосного оборудования. Необходимо обеспечить медленное прохождение воды по трубам, чтобы она успела достичь максимальной температуры. В противном случае быстрая циркуляция не позволит воде прогреваться, и установка будет работать с низким КПД.

При условии грамотной сборки и успешно пройденного тестирования подогрев бассейна солнечными батареями будет дешевым и быстрым, особенно – в солнечных регионах, где теплая погода наступает уже в мае. С наступлением зимы не забудьте слить воду из труб, чтобы ее застывание не стало причиной разрыва коммуникации.

Дополнительные рекомендации по установке коллектора

Чтобы быстро разобраться с поставленной задачей и успешно подключить солнечные батареи для подогрева воды в бассейне, воспользуйтесь советами профессионалов:

• Избежать появления воздушных пробок внутри труб с теплоносителем можно, подняв уровень трубопровода для обратной подачи воды на нагрев.
• Если вы обустраиваете коллектор для закрытого бассейна, лучше устанавливать его с южной стороны под углом не более 45 градусов.
• Обязательно проверьте трубопровод на герметичность. В противном случае вода будет вытекать, и нагрев бассейна будет очень долгим.
• Рассчитывать вес конструкции необходимо с учетом снега, слой которого закроет защитное стекло зимой. При этом демонтаж и повторная установка устройства с наступлением осени нецелесообразны из-за высокого риска повредить или разбить систему.

Контролируйте состояние коллектора и ухаживайте за ним, очищая от пыли и грязи. В этом случае он прослужит вам несколько сезонов.

Источник

Солнечный коллектор для подогрева бассейна

Во время принятия в бассейне водных процедур человеку хочется чувствовать себя комфортно и тратить на это как можно меньше времени и сил. Часть этого комфорта достигается поддерживанием определенной температуры воды. Без затрат дополнительной электроэнергии здесь не обойтись. Расходы на содержание интенсивно эксплуатируемого искусственного водоема могут быть достаточно большими. Снизить их может солнечный коллектор для бассейна, использующий в качестве источника для подогрева абсолютно бесплатную природную энергию солнца.

Как работает подогрев бассейна при помощи солнечного коллектора

Концентрация солнечной энергии с последующей передачей ее теплоносителю производится солнечными коллекторами, еще их часто называют солнечными нагревателями для бассейна. С помощью теплообменных устройств эта энергия передается воде. Одной только солнечной энергией стабильно и в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру невозможно. Поэтому данный источник энергии используется в большинстве случаев как вспомогательный, где в качестве основного применяется обычно мощная нагревательная установка с питанием от электрической сети. Электронный контроллер регулирует участие солнечного коллектора для сохранения нужного теплового баланса воды в бассейне.

Схема двухконтурного нагрева воды в бассейне представлена на изображении:

В контур нагрева бассейна солнечными коллекторами входят следующие конструктивные элементы:

• собственно сам коллектор;
• насос, создающий возможность циркуляции воды в бассейне;
• теплообменник, выполняющий передачу тепла от нагретой в коллекторе жидкости всей массе воды бассейна;
• обязательно наличие фильтров для очистки воды;
• клапаны (нагнетающий, обратный), которые регулируют необходимую подачу воды.

Насос подает воду из бассейна в теплообменник. Если температура ниже установленной нормы (что фиксирует датчик на входе), контроллер дает команду на подачу нагретой в коллекторе жидкости в теплообменник. Происходит нагрев холодной воды из бассейна. Если температура воды соответствует норме, она, минуя теплообменник, возвращается в бассейн.

Виды коллекторов для нагрева воды бассейна

Солнечные коллекторы, применяемые для нагрева воды бассейна, могут быть:

• вакуумные;
• плоские (открытые или закрытые).

Для бассейнов, работающих в круглогодичном режиме используют вакуумные коллектора, способные сохранять внутри себя тепло даже при отрицательных температурах.

Для предназначенных в качестве семейного отдыха, например, на даче и эксплуатируемых в сезонный период (обычно в российских условиях с апреля по октябрь) лучше всего подходят плоские солнечные коллектора. Конструктивные особенности позволяют их изготовить своими руками.

Вакуумные

Классический вариант такого теплообменника состоит из двух трубок: в большую трубку с откачанным воздухом вставляется меньшая по размерам с закачанной внутрь специальной легко испаряющейся жидкостью. Степень нагрева влияет на количество испаряющейся жидкости, которая попадая в конденсатор, отдает большее или меньшее количество тепла теплообменнику.

Важно: внутри трубка покрывается селективным покрытием, увеличивающим поглощение солнечного излучения.

В теплообменник для повышения эффективности теплопередачи вставляется медная трубка. Обладающая хорошими теплофизическими свойствами медь с меньшими потерями отдает тепло воде бассейна.

Плоский (открытый)

Плоский, принимающий солнечное излучение, не имеет защиты от воздействий окружающей среды. Обычно имеют прямоугольную форму, изготовленную из пластика, окрашенного в черный цвет.

Эффективность работы такого коллектора сильно зависит от окружающих погодных условий — он работает только при положительных температурах на улице.

Плоский (закрытый)

В отличие от открытого представляет собой термоизолированный короб закрытый сверху листом стекла или специального пластика.

За защитным стеклом располагается адсорбер, корпус которого изготавливается из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия. К корпусу плотно прилегает медная трубка, которая для увеличения поверхности поглощения выполнена в виде змеевика. В трубке находится жидкость чувствительная к восприятию солнечного излучения. Проходя через змеевик, вода из бассейна получает тепловую энергию и ее температура повышается.

Как правильно подобрать коллектор для нагрева бассейна

Количество тепла, передаваемого солнечным коллектором, напрямую зависит от размеров площади поверхности, которая поглощает излучение. На этот параметр оказывают влияние следующие основные факторы:

• конструктивное исполнение (вакуумный, плоский);
• место расположения совместно с ориентацией;
• тип бассейна для установки — открытый или закрытый;
• характеристики самого бассейна: площадь поверхности, глубина, возможность установки укрытия, эффективность поглощения солнечного излучения самим бассейном в зависимости от его цвета;
• интенсивность использования искусственного водоема;
• период времени нахождения в укрытом состоянии;
• периодичность времени подачи свежей воды;
• нормативные показатели температуры воды в бассейне.

На размеры коллектора влияние оказывают потери тепла, связанные с эксплуатацией бассейна. Если избежать потерь от разбрызгивания довольно трудно, то уменьшить габариты при сохранении эффективности помогут следующие рекомендации.

• Много тепла уходит в процессе поверхностного естественного испарения. Уменьшить его поможет организация защиты бассейна от ветра.
• Испарение в ночное время выше, чем в дневное. Поэтому рекомендуется в это время накрывать бассейн теплоизоляционным материалом. Утром скопившийся на внутренней поверхности конденсат следует убирать без попадания обратно в бассейн.
• Уменьшить потери тепла через грунт для сборного бассейна на даче можно путем прокладывания теплоизоляционных матов.

Организация водонагревателя для бассейна своими руками

Плоский солнечный коллектор для подогрева для бассейна можно изготовить своими руками из доступных, порой без дела лежащих материалов в сарае на даче. Кроме экономии электрической энергии, получается прямая выгода от отказа в трате финансов на промышленный образец.

Простейшая схема, где отсутствует даже намек на автоматику (регулируется вручную) выглядит следующим образом:

Конструкция состоит из следующих элементов:

• самодельный плоский коллектор;
• тройник на входе в коллектор;
• тройник на выходе из коллектора;
• выпускной клапан, смонтированный с выпускным тройником для освобождения системы от воздушных пробок;
• сливной кран;
• кран на подводящем шланге;
• обратный клапан, обеспечивающий запуск насоса;
• циркуляционный насос;
• бассейн.

Вариантов изготовления солнечного коллектора своими руками домашние мастера придумали много — в зависимости от имеющихся в наличии подручных материалов. Для примера приведем вариант коллектора, который устанавливается на поверхности земли с минимально возможным расстоянием от бассейна с целью снижения тепловых потерь.

Площадка выбирается с учетом максимального попадания светового потока в самодельный адсорбер. Готовится устойчивое основание с гидроизоляцией. Все это должно выглядеть примерно, как показано на изображении:

Каркас, на который будет крепиться коллектор, изготавливается из деревянного бруса, как и сама рама. Основание рамы обшивается фанерой.

1. На дно фанеры укладываются металлические листы. Подготавливается основание для укладки стекла.
2. Получившаяся конструкция в виде щита окрашивается в черный цвет.
3. Плоскость щита размечается под укладку металлопластиковых труб, устанавливаются крепления под них, после чего монтируются нарезанные в размер металлопластиковые трубы.
4. Между собой трубы соединяются в змеевик уголками и штуцерами — фурнитурой из металлопластика. В бортах оборудуется вход/выход труб змеевика.
5. Следует обязательно провести пробное гидравлическое испытание. После подтверждения герметичности конструкции, змеевик также необходимо окрасить в черный цвет.

Для улучшения теплопроводности, на трубах собирается каркас из алюминиевого профиля. В пазы профиля и подготовленное основание в деревянной раме укладывается порезанное определенного размера стекло. Стеклянная накладка изготавливается из нескольких частей, каждая из которых садится на герметик и скрепляется друг с другом специальной фиксирующей накладкой.

Несколько советов по правильной эксплуатации

Повысить срок службы плоских водонагревателей поможет соблюдение следующих рекомендаций.

• При падении температуры ниже нуля следует остановить пользование бассейном. Необходимо слить из коллектора остатки воды.
• В отверстиях гелиоустановки со временем образуется накипь. В системе уменьшается напор и насос начинает работать с повышенной нагрузкой. Периодическая чистка мягкой щеткой и бытовыми моющими средствами поможет избежать этого.
• Не следует забывать протирать стекло от пыли. Эффективность коллектора с грязным стеклом падает в разы.

Отзывы пользователей из информационного пространства интернета

Во многих комментариях пользователей краеугольным камнем в эксплуатации коллекторов обозначается их прямая зависимость от солнечной активности. Ориентация на солнечную сторону, угол наклона и наличие как можно большого количества солнечных дней важные составляющие для стабильной работы гелиоустановки.

Пользователи сборных бассейнов на территории частного дома или дачи отмечают возможность удлинить купальный сезон. Рекомендуют использовать системы с плоскими коллекторами без отдельных теплообменников. Вода из бассейна изменяет температуру, проходя непосредственно через трубки установки. Такая система будет отличаться простотой и низкой ценой.

На северных территориях с холодным климатом плоские коллекторы практически не получают хороших отзывов. Несмотря на свою дороговизну здесь больше находят применение вакуумные гелиоустановки. Из-за низких тепловых потерь они более качественно выполняют свои функции по нагреву воды бассейна в холодных широтах.

Видео по теме

Источник