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 штуцеров
Нужно взять уголки и штуцера и соединить их. Для этих целей используется фум лента.

Шаг второй. Организация площадки для установки коллектора
Чтобы установить коллектор, была сделана специальная площадка. Для ее изготовления понадобился щебень, песок и тротуарная плитка. Площадка расположена на юг.

Шаг третий. Сборка и установка корпуса коллектора
Для изготовления корпуса коллектора понадобится фанера и брусья. Брусья соединяются с помощью стальных оцинкованных уголков. В связи с тем, что коллектор предназначен для использования только летом, автор не утеплял заднюю стенку, хотя для повышения КПД будет не лишним это сделать. Утеплитель при желании можно установить с тыльной стороны, а затем сверху зашить все фанерой.
Чтобы защитить корпус и не красить лишний раз, он был покрыт черным антисептиком.

Общий вес корпуса составил порядка 30-35 кг, в связи с этим конструкция должна иметь мощную опору, поскольку при порыве ветра конструкция может упасть и весь труб пойдет насмарку. Для изготовления опоры используются брусья размером 50х50 мм, а соединяются они с помощью металлических уголков.
К опоре коллектор крепится с помощью стальных уголков длиной 100 мм и шириной 50 мм.

Шаг четвертый. Установка труб
На корпус коллектора нужно установить клипсы, с помощью них будут крепиться трубы. В связи с тем, что при нагревании трубы станут эластичными и будут провисать, расстояние между клипсами должно быть порядка 50-70 см. После монтажа клипсы будут выкрашены в черный цвет.

Теперь нужно взять трубы и нарезать их по размеру. После этого трубы можно устанавливать. После установки трубы красятся в черный цвет, чтобы они могли максимально нагреваться при воздействии солнечного света.

Шаг пятый. Как застеклить коллектор
Чтобы 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.

Теперь солнечный коллектор для обогрева бассейна готов к эксплуатации. Сейчас его нужно подключить к насосу. За 3-4 часа работы устройства вода в бассейне (а это 10 кубов) нагрелась до температуры 27 градусов, что вполне неплохо. Когда коллектор работал 7 часов, температура поднялась до 32 градусов. Во время работы вода на выходе очень горячая, в связи с этим при купании насос лучше отключать, чтобы не получить ожог.

Сегодня можно позволить себе иметь бассейн (большой или маленький) на даче или в частном доме. Но с его появлением на дворе хлопот становится значительно больше и иногда они даже превышают то удовольствие, которое вы получаете от купания в своем бассейне. Самой главной проблемой здесь является температура воды, ведь не всегда она успевает прогреться под лучами солнца и стать комфортной для купания. Для того чтобы сделать процесс подогрева более комфортным и быстрым, необходим солнечный коллектор для бассейна.

Такое устройство необходимо для эффективного подогрева воды в бассейне. Но стоит оно довольно дорого. Поэтому многие предпочитают собирать его своими руками. Как сделать все правильно, чтобы это устройство для нагрева воды работало качественно, расскажет наша сегодняшняя статья.

Поговорим о коллекторе

Солнечный коллектор или водонагреватель сегодня широко используется для нагрева воды. Кроме этого с их помощью возможен и обогрев домов. Особенностью таких водонагревателей и коллекторов является то, что они в своей работе используют энергию солнца.
Данный тип приборов стоит достаточно дорого, поэтому многие сегодня задаются вопросом — «как сделать его своими руками для нагрева воды?». Что ж, давайте попробуем разобраться с этим вопросом. Начнем мы с того, что узнаем, какие на данный момент времени существуют конструкции таких устройств. Между собой варианты конструкции коллектора солнечного типа для нагрева воды отличаются:

• стоимостью комплектующих;
• перечнем материалов и их количеством, необходимых для сборки устройства своими руками;
• технологиями сборки.

Обратите внимание! Каждый тип конструкции солнечного коллектора работает по одному принципу, хотя для их сборки и понадобятся различные материалы.

Вариант конструкции коллектора

Подходя правильно к работе, можно соорудить своими руками солнечный водонагреватель, истратив на это минимум финансов и используя подручные материалы. При этом многие самодельные солнечные коллекторы, применяемые для подогрева воды, по своим техническим характеристикам не отличаются от заводских моделей, а иногда даже превосходят их.

Каково устройство прибора

Обогрев дома или подогрев воды (в том же бассейне) с помощью солнечного коллектора, который трансформирует солнечную энергию в тепловую, является самым оптимальным решением. Это устройство, которое в отличие от солнечных батарей, создающих электричество, обеспечивает нагрев непосредственного материала теплоносителя. Как раз поэтому солнечные коллекторы зачастую используются в качестве приборов для нагрева воды или обогрева помещений.
Сегодня существует два вида подобных водонагревателей: плоский и вакуумный.
Рассмотрим строение плоского водонагревателя. Плоский коллектор для подогрева воды имеет следующее устройство:

Плоский солнечный водонагреватель

• защитное стекло;
• медные трубки;
• поглощающая поверхность;
• теплоноситель;
• теплоизоляция;
• алюминиевая рама.

Теперь рассмотрим вакуумную модель. Ее сердцем является вакуумная труба. Она отвечает за поглощение света, который впоследствии преобразуется в тепло.

Вакуумный солнечный коллектор

Сама труба представляет собой две стеклянные трубка, которые вставлены одна в другую. При этом их торцы будут запаянными, а воздух выкачан. Трубка, которая находится внутри, необходима для поглощения света. Поэтому она окрашена в черный. Само стекло черной трубы изготавливается из специального боросиликата.

Обратите внимание! Боросиликат применяется для производства варочных поверхностей, устанавливаемых на кухне. Этот материал обладает высокой прочностью и вязкостью, что обеспечивает ему высокую устойчивость к трещинам.

Устройство вакуумного коллектора

Трубки, применяемые в вакуумном коллекторе, отлично защищены от разнообразных повреждений. Они изготавливаются со стандартной толщиной в 1,8 мм.
Тепловая трубка устройства осуществляет перенос тепла вверх. Она представляет собой изолированную коробку. В ней находится коллекторная труба. Сам коллектор необходим для вывода из трубок тепла. Его корпус делается из алюминия, что играет на руку при его монтаже в процессе сборки своими руками. Он герметичен и предотвращает попадание вовнутрь влаги.
В качестве утеплителя, а также термоизоляции здесь используется минеральная вата. Рама делается из алюминия или нержавейки. Выбор материала зависит от погодных условий и места размещения коллектора.

Что понадобится для сборки

Самой дорогостоящей конструкцией солнечного коллектора кустарного производства для нагрева воды является устройство с мощностью до 2000 Вт. Чтобы его собрать, вам понадобятся следующие материалы:

• металлопластиковые трубы;
• деревянный короб;
• каркас. Он будет использоваться для того чтобы закрепить на нем деревянный короб в необходимой позиции;
• черная краска;
• защитная поверхность. Лучше всего использовать стекло.

Часть требуемых материалов

Также, если вы решили сделать такой коллектор для нагрева воды полностью своими руками, то вам понадобится еще и небольшой насос.

Подготовка к работе

После того как вы собрали все материалы, которые будут участвовать в сборке устройства для подогрева воды, нужно определиться с выбором места расположения. Устанавливать солнечный коллектор необходимо вблизи бассейна.
Обратите внимание! Установка самодельного нагревателя в непосредственной близости от бассейна позволит вам предотвратить излишнюю потерю тепла.

Место установки водонагревателя

Подготовка места

Кроме этого нужно помнить о том, что для такого устройства необходимо создать определенный уровень наклона. В ситуации с нашим солнечным прибором для нагрева бассейна угол его наклона должен составлять не больше 50º.
Также вам нужно будет соответствующим образом подготовить и само место сборки агрегата. Для этого нужно построить уплотненную подушку из щебня, соорудить платформу из тротуарной плитки либо сделать простую бетонную стяжку.

Когда со всеми приготовлениями будет покончено, приступаем к непосредственному сооружению водонагревателя.

Рабочий процесс

Солнечный коллектор для нагрева воды под бассейн сооружается следующим образом:

• на подготовленную площадку укладываем змеевик. Для этого нарезаем брус и соединяем сего хомутами и с помощью саморезов;
• получившуюся конструкцию следует обшить фанерой;
• после этого сооружаем каркас;

Обратите внимание! Поскольку вес устройства будет достигать до 30 кг, то весь каркас следует делать прочным и способным без проблем выдержать такую массу. Здесь нужно учитывать вес стекла, снега, воды воздействие на конструкцию ветра и т.п.

Каркас для водонагревателя

• после этого собираем раму. Ее следует укрепить с помощью анкеров. С помощью таких крепежных элементов закрепляем на раме поперечные брусья. Сборка каркаса осуществляется по той схеме, которую вы выбрали для своего солнечного водонагревателя. От типа схемы не будет зависеть качество подогрева воды;
• когда каркас был выведен, всю платформу (и раму) следует выкрасить в черный цвет;
• закрепляем платформу на каркасе с помощью анкеров. При этом обязательно необходимо соблюсти угол наклона;
• далее проводим разметку на платформе в местах установки труб. Здесь устанавливаем пластиковые крепления. Все элементы конструкции обязательно выкрашиваем в черный цвет.

Обратите внимание! Для удобства окраски хорошо использовать баллончик черной краски или пульверизатор.

Установленная платформа с креплениями

После этого к собранной конструкции подключаем насос. Здесь нужно выбирать не особо мощную насосную установку. Это связано с тем, что вода через трубы должна течь медленно, чтобы успевать основательно прогреться. При этом трубы должны непосредственно выводиться в бассейн. Они должны выходить со дна бассейна.
Для того чтобы избежать теплопотерь, необходимо установить защитное стекло. Толщина стекла подойдет не менее 4 мм. После этого делаем тестовое подключение для проверки успешности и качества сборной конструкции солнечной батареи для нагрева воды в бассейне.

Такой самодельный агрегат, использующий солнечную энергию, обойдется вам достаточно дешево. Его можно с успехом использовать для нагрева воды в течение всего теплого периода. При наступлении холодов всю воду следует слить из устройства солнечного водонагревателя, чтобы предотвратить ее замерзание внутри труб. Если этого не сделать, то возможно повреждение элементов конструкции, и вы уже не сможете воспользоваться ею на следующий год.

Чтобы самостоятельная сборка солнечного водонагревателя пошла быстро и успешно, необходимо учитывать следующие рекомендации профессионалов:

• все оборудование, необходимое для сборки солнечной батареи для нагрева воды, не рекомендуется ставить на ровной площадке. Здесь следует вести прокладку труб для обратной подачи несколько выше, чем те трубы, которые предназначены для прямой подачи воды. В результате вы сможете избежать неприятной ситуации появления воздушных пробок. Из-за их появления происходит замедление подогрева воды в системе;
• для закрытого типа бассейнов надлежит устанавливать солнечный водонагреватель с южной стороны. При этом максимально допустимый угол наклона должен составлять 45 градусов;
• используя устройство вакуумного коллектора, допускается его размещение на плоской кровле при 15 градусах. Здесь следует ориентироваться на высоту солнца, а не на компасные показатели. В такой ситуации водонагреватель буде выполнять дополнительную роль в качестве теплоизоляции;

Обратите внимание! Размещение солнечного коллектора на крыше позволит обезопасить его устройство от перегрева.

Размещение устройства на крыше

• все элементы в агрегате должны быть герметично соединены между собой, чтобы предупреждать появление протечек;
• стекла между собой стыкуются алюминиевыми уголками;
• особое внимание нужно уделить прочности конструкции, чтобы она смогла выдерживать не только вес платформы, но в уровень снега, который будет на ней лежать в зимнее время года;
• трубы для водонагревателя следует выбирать качественные и прочные, чтобы они смогли прослужить довольно продолжительный период времени;
• чтобы самодельная конструкция проработала долго, необходимо правильно за ней ухаживать.

Заключение

Как видим, даже солнечные коллекторы можно относительно легко воплотить в жизнь своими руками. Чтобы конечный результат отвечал вашим ожиданиям, в процессе сооружения коллектора обязательно необходимо придерживаться рекомендаций и алгоритма сборки. Особое внимание здесь следует уделить выбору и подготовке места размещения устройства, ведь от этого будет напрямую зависеть эффективность подогрева воды, проходящей через трубы водонагревателя.

19.05.2014

Подогрев воды в бассейне с использованием энергии солнца и солнечных коллекторов.

При проектировании бассейна любого типа необходимо заранее продумать систему подогрева воды. Температура воды, так же как и температура воздуха, зависит от возможной активности людей. При одинаковой температуре воды и воздуха в бассейне охлаждение в воде происходит примерно в 20 раз быстрее, чем на воздухе.

Поэтому в стандартных и крупных плавательных бассейнах с длиной дорожки 25-50 м достаточна температура воды около 22°С, а в учебных плавательных бассейнах с длиной дорожки 8-16 м температура воды должна быть 23-26°С.

При использовании плавания в медицинских целях (для разгрузки позвоночника) температура воды в бассейне должна превышать 26-27°С, а лучше всего быть в пределах 28°С (при температуре ниже 25°С есть возможность появления судорог).

В связи с этим в индивидуальных бассейнах крытого типа рекомендуется поддерживать температуру воды на уровне 24-28°С, а в ваннах бассейнов предназначенных для купания маленьких детей - 28~30°С. В идеале в крытых индивидуальных бассейнах должны быть следующие параметры микроклимата: температура воды 24-28°С; температура воздуха на 2-3° выше температуры воды (26-31°С), так как при испарении влаги с водяной пленки, покрывающей тело человека после выхода из ванны бассейна, происходит отвод тепла и возникает ощущение холода при слишком низкой температуре воздуха в помещении, где расположен бассейн.

Подвижность людей в бассейнах открытого типа обычно выше, чем в закрытых. Поэтому, температура воздуха в открытых бассейнах обычно ниже и составляет 21-25°С, а температура излучения значительно выше, при наличии солнечной радиации (инсоляции). Следует добавить благотворное воздействие свежего воздуха, что сохраняет ощущение комфортности даже при более низких температурах и высоких скоростях движения наружного воздуха. С целью создания комфорта и улучшения микроклимата, особенно при длительном купальном сезоне, а также использовании бассейна в зимнее время рекомендуется осуществлять подогрев с помощью теплового пола.

Долгое время открытые бассейны обогревались от системы отопления дома с использованием противоточного теплообменника. Однако в последние годы появилось много новых вариантов обогрева бассейнов с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью: обогрев от отопительного котла, прямоточные топливные нагреватели, прямоточные нагреватели с электроприводом, тепловые насосы, обогрев с помощью солнечных коллекторов.

Для владельцев плавательных бассейнов как открытого, так и закрытого типов, очень выгодно использовать солнечную энергию для нагрева и поддержания комфортной температуры воды. Преимущества подобного способа обогрева будут существенней, если система подогрева воды в бассейне связана с солнечной системой отопления всего дома, так как это позволяет использовать избыток тепла в период максимальной инсоляции, что в конечном итоге сокращает срок окупаемости гелиосистемы. Помимо этого, наличие бассейна позволяет избежать перегрева теплоносителя в гелиоконтуре в летнее время.

Единственным требованием для эффективной работы солнечной системы является необходимость размещения коллекторов таким образом, чтобы солнечные лучи поступали на коллекторы в течение четырех-пяти часов в день. В таком случае можно поднять температуру воды до 25-30°C. Солнечное излучение может продлить купальный сезон в открытых плавательных бассейнах на 1,5...2 месяца в год, и вполне заменить традиционный источник энергии (в летний период) что сэкономит расходы на топливо.

Механизм действия солнечного нагрева бассейна.

Любая солнечная система отопления бассейна состоит из трех основных элементов:

1. солнечный коллектор;
2. фильтр насоса;
3. клапан управления.

Механизм действия очень прост. Подогреваемая вода из бассейна направляется через фильтр в теплообменник гелиосистемы. Фильтр используется для предотвращения попадания мусора в солнечные коллекторы. В некоторых случаях может понадобиться дополнительный насос или чуть более мощный насос для системы фильтрации. Наиболее эффективные из современных систем включают в себя автоматический отводной клапан.

Система фильтрации бассейна настраивается на работу во время наиболее интенсивного солнечного освещения. В течение этого времени, если датчики определяют, что на солнечный коллектор поступает достаточное количество тепла, они дают автоматическому отводному клапану команду направить поток воды из бассейна через теплообменник солнечного коллектора, где она нагревается. (Когда температура воды достигла заданной в программе нагрева, она просто будет проходить мимо теплообменника и попадать обратно в бассейн с нагретой до нужной температуры водой). Внутри теплообменника вода нагревается благодаря воздействию на нее теплоносителя, который циркулирует в замкнутой системе подключенных солнечных коллекторов. Нагретая таким образом вода возвращается в бассейн. Когда солнечный коллектор остывает, вода через него не прогоняется.

Солнечный коллектор чаще всего размещается на крыше, однако при этом нужно соблюдать основные проектные нормы. Место размещения должно быть ровным либо иметь небольшой наклон (не более 30 градусов к горизонтали), обратный трубопровод должен располагаться выше, чем трубы подачи воды, а все шланги - постепенно подниматься по отношению друг к другу, чтобы во время работы из них вытеснялся весь воздух.

При установке солнечного коллектора на скатных крышах он не должен отклоняться от направления на юг более чем на 45°, но для установки пригодны и крыши, скаты которых направлены на восток или запад, но при этом используются солнечные коллекторы с соответственно увеличенной площадью.

При установке вакуумного трубчатого солнечного коллектора на плоской крыше под углом <15° направление гелиоколлектора на стороны горизонта благодаря высокому солнцестоянию в летние месяцы имеет второстепенное значение. При установке комбинированных систем для поддержки системы отопления в первую очередь необходимо учитывать возможность настройки системы под условия, определяющие потребность здания в тепловой энергии. Эффективный отвод тепла от гелиосистемы к воде в бассейне предполагает большую пропускную возможность системы при относительно небольшом повышении температуры. При пропускной возможности 70 - 100 литров в час/м2 площади поверхности абсорбера при интенсивности солнечного облучения 800 Вт/м2 устанавливается разбежка между температурами в подающем и обратном трубопроводах в пределах приблизительно 6-8 K.

Относительно ухода и эксплуатации солнечных систем для обогрева бассейнов можно сказать, что они отличаются простотой. Фактически, в большинстве случаев не требуется никаких дополнительных мер, кроме обычной чистки фильтров и подготовки к зимнему сезону. На зиму из системы сливают воду; однако иногда и этого не требуется, если система делает это автоматически. Оборудование для солнечного нагрева бассейна служит минимум 20 лет, при этом гарантийный срок – 5-10 лет.

Рисунок 1 -

а - одноконтурная схема; б - схема солнечной теплонасосной установки;

1 - бассейн; 2 - насос; 3 - фильтр; 4 - обратный клапан; 5 – солнечный коллектор; 6 - воздушник; 7 - байпас с вентилем; 8 - тепловой насос; 9 - теплообменник; 10 - трехходовый клапан.

Существует множество схем использования солнечных коллекторов для нагрева воды . Одна из возможных схем гелиоустановок для подогрева воды в плавательном бассейне показана на рисунке 1 а .

В схеме предусмотрены:

• обратный клапан;
• воздушный клапан;
• байпасная линия с вентилем;
• специальные датчики.

Как возвратный клапан, так и стравливающие (воздушный) клапана должны размещаться на высоте более 1 метра над уровнем воды в бассейне, чтобы предотвратить обратный отток воды в бассейн и сплющивание шлангов, когда солнечный коллектор в конце каждого рабочего цикла сбрасывает воду. Все коммуникации к фильтрационной системе бассейна должны подсоединяться после фильтра, но перед любым существующим традиционным нагрывателем, чтобы избежать избыточного давления в системе.

Схема комбинированной солнечной теплонасосной установки для обогрева плавательного бассейна показана на рисунке 1, б . Летом в бассейне поддерживается температура не ниже 20°C. Это обеспечивается с помощью солнечного коллектора. При неблагоприятных погодных условиях включается тепловой насос, использующий солнечный коллектор в качестве испарителя.

Для нагрева воды в плавательном бассейне могут использоваться следующие типы солнечных коллекторов:

• вакуумные трубчатые солнечные коллекторы;
• плоские или высокоселективные плоские солнечные коллекторы;
• абсорберы.

Виды коллекторов

С целью наглядного сравнения характеристик тепловой эффективности различных типов солнечных коллекторов , приведем график КПД для трех рассмотренных типов гелиоколлекторов при мощности солнечного излучения в 600 Вт/м2.

1. вакуумный трубчатый солнечный коллектор;
2. плоский солнечный коллектор с селективным покрытием;
3. открытый солнечный коллектор/абсорбер.

Выбор размера солнечного коллектора для нагрева бассейна.

Расчет системы солнечных коллекторов для подогрева воды в плавательном бассейне зависит от интенсивности солнечного облучения площади коллекторов и от потребности в теплой энергии для подогрева воды в бассейне.

На размеры солнечного коллектора влияют следующие факторы:

• место расположения солнечного коллектора, тип коллектора, ориентация и угол его наклона,
• тип плавательного бассейна (открытый или закрытый),
• параметры бассейна (объем, площадь поверхности, глубина, цвет бассейна, тип укрытия),
• посещаемость бассейна,
• время снятия укрытия,
• подача свежей воды в бассейн,
• требуемая и допустимая максимальная температура воды в бассейне

Поверхность солнечных коллекторов для обогрева воды в бассейне должна составлять:

• в случае крытого бассейна - около 50-70 % площади поверхности воды;
• в случае открытого бассейна - около 70-100 % этой площади.

Следует заметить, что интенсивность солнечного излучения – величина не постоянная, она изменяется как в течении дня, так и на протяжении всего года, кроме того она хаотически колеблется при переменах погодных условий.

Открытый солнечный коллектор (абсорбер) должен быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов, чтобы не подвергаться агрессивному действию воды из бассейна. Кроме того, материал должен:

• выдерживать температуру от -30 до 70°C;
• обладать хорошей поглощательной способностью;
• обладать высоким коэффициентом теплопроводности.

Через гелиоколлектор прокачивается большое количество воды, и должно быть обеспечено такое поперечное сечение каналов, чтобы гидравлическое сопротивление было минимальным. Наиболее подходящими материалами являются окрашенные в черный цвет:

• полиэтилен;
• полипропилен;
• синтетический каучук.

Первые два материала дешевы, а каучук значительно дороже, но более стойкий. При годовом поступлении 1050 кВт*ч/м2 солнечной энергии на горизонтальную поверхность и площади коллектора 800 м2 за сезон гелиоустановка может дать 170 МВт*ч теплоты, а потребность в теплоте составляет 270 МВт*ч. В данном случае солнечный коллектор для бассейнов не имеет остекления, вода в нем подогревается на 3,5°C, и средняя тепловая мощность установки за сезон составляет 270 кВт, а ее КПД - 38,3%. Длинные оребренные трубы изготовлены из полипропилена, а прямой и обратный соединительные трубопроводы - из полиэтиленовых труб.

Борьба с тепловыми потерями бассейна.

Бассейн теряет теплоту при:

• испарении воды и нагреве подпиточной воды;
• естественной конвекции и излучении в окружающую среду;
• переливании через края и разбрызгивании при выходе людей из бассейна;
• первичном подогреве воды;
• заполнении бассейна теплой водой для промывки фильтров;
• теплопроводности от дна к грунту.

Потери тепла зависят также и от привычек пользователей бассейна.

В открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство накрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает теплопотери за счет конвекции. С помощью установки накрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80%. При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляционные свойства накрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным накрытием. Для использования солнечной радиации накрытие следует снять в дневное время. С поверхности накрытия должна быть удалена вода, так как скопление дождевой воды на поверхности накрытий способствует потерям тепла при испарении. Накрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над бассейном и в дневное время, когда бассейн не используется. Такое накрытие из светопрозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой воды 23°С без дополнительного отопления.

Крытые плавательные бассейны имеют три существенных отличия по сравнению с открытыми

1. Они используются преимущественно в зимний период, когда интенсивность солнечного излучения мала;
2. Уровень температуры в них существенно выше (26-30°C);
3. Часто есть необходимость в кондиционировании воздуха (по крайней мере, в общественных плавательных басплавательными бассейнами :
   сейнах).

Если глубина бассейна не превышает 1 м, то его дно и стены должны быть покрашены краской с высокой поглощательной способностью, а дно, кроме того, должно иметь шероховатую поверхность. Для промывки фильтров используется теплая вода (норма расхода на одну промывку - 0,9 м3 на 1 м2 поверхности бассейна). Теплоту промывочной воды необходимо утилизировать, установив после фильтров теплообменник.

При реализации всех указанных способов энергосбережения потребность в теплоте снижается до 260 кВт*ч/м2 за сезон, что составляет всего 40% первоначального значения. При этом требуемая площадь солнечного коллектора уменьшается до 0,4 м2 (вместо 1 м2) на 1 м2 площади поверхности воды в бассейне. Годовое теплопотребление бассейна составляет 700...800 МВт*ч, среднесуточная теплопроизводительность гелиоустановки за период май-сентябрь 2,5 кВт*ч/м2 в день (максимум 6 кВт*ч/м2) при площади поверхности воды 1500 м2, температура воды на входе в солнечный коллектор 20...27°C, а на выходе 24...36°C при расходе 10...90 м3/ч.

Мировой опыт использования гелиосистем для нагрева бассейнов.

Тибет - самая близкая к Солнцу часть нашей планеты - по праву считает солнечную энергию своим богатством. На сегодняшний день в Тибетском автономном районе Китая построено уже более 50 тыс. гелиоустановок. Солнечной энергией отапливают жилые помещения общей площадью более 150 тыс. м2.

В США эксплуатируют солнечные коллекторы площадью 10 млн м2, что обеспечивает годовую экономию топлива 1,5 млн т. В Германии действует закон, согласно которому каждый гражданин имеет право получить беспроцентный кредит в банке для покупки солнечных коллекторов мощностью от 3 до 5 кВт.

Абсолютный лидер в использовании солнечной энергии для нагрева воды - Кипр, на котором 90 % домов оборудованы солнечными коллекторами.

Департамент энергетики США выяснил, что плавательные бассейны по всей стране потребляют колоссальное количество энергии, и признал обогрев бассейнов одним из наиболее экономически выгодных путей снижения потребления энергии.

В США и Европе солнечные нагреватели для бассейнов используются практически повсеместно. Только в Соединенных Штатах свыше 200000 бассейнов обогреваются солнечной энергией. Самые старые из этих систем находятся в эксплуатации уже более 25 лет и показали себя экономичными, высоконадежными, требующими минимального ухода. Важно отметить, что они хорошо работают и экономят деньги в течение купального сезона даже в условиях северного климата.

Для обслуживания бассейна на 20 м²: нагрев воды для купания и приема душа, требуется около 19000 кВт/час тепловой энергии. Сокращение затрат даже на 30% увеличит рентабельность использования искусственного водоема.

Солнечные коллекторы для бассейнов, при грамотных расчетах и комплектации могут компенсировать до 13 000 кВт/час. Гелиосистема, несмотря на необходимость первоначальных затрат, экономически выгодна. Полная окупаемость вложений наступает спустя 3-5 лет активного использования.

Типы коллекторов для подогрева бассейнов

Гелиосистемы для домашних и коммерческих искусственных водоемов делятся на несколько классов по типу конструкции и внутреннего устройства. На выбор гелиоколлектора влияет его производительность, способность аккумулировать и отдавать тепло, а также окупаемость оборудования.

Для нагрева воды используют несколько видов солнечных водонагревателей:

• По особенностям аккумулирующего элемента - гелиосистемы делят на:
  • трубчатые (вакуумные);
  • панельные;
  • пирамидальные;
  • и гибкие коллекторы.
• По различиям конструкции - существуют открытые и закрытые гелиосистемы. У каждого типа есть свои преимущества. В открытых коллекторах абсорбер, изготовленный из пластика и резины, не помещается под стекло. Как правило, гелиосистемы открытого типа предназначены для бытового подогрева воды в бассейне в летнее время года.
  Закрытые коллекторы, трубчатые и панельные работают вне зависимости от сезона (времени года). Абсорбер закрыт стеклом, что существенно снижает теплопотери и увеличивает эффективность нагрева воды.

Перед тем как сделать выбор следует разобраться в отличиях существующих гелиосистем, а также преимуществах, которые дает та или иная конструкция.

Трубчатые гелиоколлекторы

Главное различие гелиосистем в том, какой аккумулирующий элемент используется во внутреннем устройстве. Трубчатые солнечные коллекторы для бассейнов в качестве абсорбера используют вакуумные стеклянные колбы, состоящие из нескольких элементов:

• Полая стеклянная трубка - колбы в зависимости от конструкции выпускают одно и двух стенными. Во время производства из полости выкачивается кислород. Вакуум служит естественным и эффективным теплоизолятором.
• Медный стержень - играет роль теплообменника. Внутри циркулирует жидкий или газообразный теплоноситель.
• Сборный распределитель - к узлу подключается ряд трубок. Модуль перераспределяет нагретый теплоноситель, направляя его в накопительную емкость (чашу бассейна).

Читайте также: Вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома и ГВС

Вакуумные коллекторы остаются эффективными даже зимой и пасмурную погоду, что дает возможность продлить купальный сезон для открытых водоемов на несколько месяцев (с апреля по октябрь). После наступления глубокой осени трубчатый водонагреватель будет компенсировать около 20% тепловой энергии.

Панельные гелиоколлекторы

Еще один тип гелиосистем, используемых для коммерческого и бытового применения. Панельные коллекторы, хотя и имеют схожий принцип работы с другими солнечными водонагревателями, отличаются от них внутренним устройством, состоящим из:

• короб из алюминия;
• верхняя прозрачная панель из толстостенного стекла;
• абсорбер - металлическая пластина, с нанесенным селективным слоем;
• теплообменник, изготовленный из медных или алюминиевых трубок.

Читайте также: Плоский солнечный коллектор - устройство и принцип работы панельной гелиосистемы

Абсорбер тесно контактирует с трубками, по которым циркулирует теплоноситель. После нагрева вода она подается в искусственный водоем. Плоские солнечные коллекторы для бассейнов особенно эффективны в ясную солнечную погоду. После наступления осени и в зимнее время года, теплоотдача панельной гелиоустановки снижается. Плоские водонагреватели рекомендуется использовать в регионах с умеренным и жарким климатом.

Пирамидальные коллекторы

Используются для бытовых целей. В летнее время года пирамидальная гелиоустановка даст достаточно тепловой энергии, чтобы прогреть воду для комфортных 23-25°C. Отопление бассейна с помощью пирамидальных гелиоводонагревателей используется редко, по причине низкой теплоэффективности.

Принцип работы гелиопирамиды следующий:

• установка подключается к насосной станции;
• роль абсорбера играют шланги с диаметром от 25-40 мм;
• вся конструкция ставится на отражатель;
• вода нагревается и принудительно закачивается в бассейн;
• гелионагреватель работает в постоянном режиме.

Пирамидальные коллекторы предназначены для бытового применения. Гелиоустановка имеет компактные габариты. Самостоятельно подключается к бассейну и насосу. Единственное неудобство - коллектор не разбирается, что достаточно неудобно при транспортировке.

Гибкие коллекторы

Визуально напоминают резиновый коврик. Относятся к типу открытых коллекторов. В резиновом солнечном водонагревателе предусмотрены каналы для циркуляции теплоносителя.

Гелиоколлекторы эффективно работают при солнечной погоде, быстро нагревая и поддерживая необходимую температуру воды в бассейне. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция, работающая в постоянном режиме.

Гибкие солнечные коллекторы для бассейнов легко транспортировать. При необходимости их просто сворачивают как коврик. Размеры резинового коллектора подбираются индивидуально по площади бассейна.

Как происходит нагрев бассейна солнечным коллектором

Несмотря на существующие различия во внутреннем устройстве, принцип работы всех гелиосистем идентичен. Солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне работает следующим образом:

• абсорбируется тепло;
• при помощи аккумулируемой тепловой энергии подогревается вода, играющая роль теплоносителя;
• горячая жидкость сбрасывается не в накопительную емкость, а поступает в чашу искусственного водоема (бассейна);
• циркуляция теплоносителя для большей эффективности осуществляется принудительным способом (насосом).

Для подогрева воды в бассейне коммерческого назначения, лучше поставить солнечный водонагреватель трубчатого типа. Вакуумный гелиоколлектор будет особенно оправданным если планируется эксплуатация искусственного водоема в течение всего года. Полноценный обогрев бассейна от солнечных батарей невозможен, но компенсировать до 40% затрат гелиосистема вакуумного типа сможет достаточно легко.

Установка панельных водонагревателей оправдана если планируется подогревать воду только во время купального сезона. Обогреть бассейн гелиопанелями не получится, так как при наступлении зимнего времени года резко снижается теплоэффективность системы.

Для небольшого бассейна открытого типа лучше использовать пирамидальные и гибкие коллекторы.

Отзывы показывают, что теплопотери при нагреве воды искусственного водоема снижаются приблизительно в 2 раза, если использовать специальное покрытие в ночное время суток или в период, когда бассейн не используется.

Коллекторы для бассейнов заводского производства

В ассортименте представлены гелиосистемы, предназначенные для бытового и промышленного применения. Наибольшей популярностью пользуются следующие производители:

• Intex - компания, выпускающая аксессуары для купания в бассейне и открытых водоемах, и подогрева воды. В частности, налажено производство солнечных гибких коллекторов.
• Azuro - чешская компания, изготавливающая бассейны и все необходимое для их работы. В ассортименте продукции, присутствуют две линейки водонагревателей:
  1. Azuro Spiral - пирамидальные коллекторы, с общей абсорбирующей площадью 0,96 м²;
  2. Azuro Shelter - гибкие гелиоколлекторы, с возможностью установки как прямого развернутого полотна, так и арки. Абсорбируемая площадь 1,84 м².
• Kokido Keops - купольный коллектор, предназначенный для нагрева воды в каркасных и сборных бассейнах. Допускается подключение в единую систему 4 отдельных модулей. Гелиосистема справляется с подогревом 40 м³ воды.
• Sunheater - бренд американской компании SmartPool Inc. Гибкий гелионагреватель может устанавливаться на крышу или монтироваться на раму вблизи бассейна. Длина абсорбирующего полотна 6 м, ширина 0,6 м.
• Speck BADU BK - еще одна популярная модель гибкого солнечного коллектора. Гелиосистема увеличивает нагрев воды в бассейне на 10-15°C, после чего автоматически поддерживает температуру. Продукция отличается хорошим качеством сборки.

Описанные модели подходят для бытового использования. В коммерческих целях рекомендуется устанавливать полностью укомплектованные трубчатые или панельные гелиосистемы следующих производителей: Atmosfera, Sidite, Vaillant, SunRain, Viessmann, ЯSolar.

Как сделать коллектор для бассейна своими руками

Солнечный обогреватель пирамидального или гибкого типа стоит, начиная с 20 тыс. руб. Самодельный водонагреватель, с учетом покупки всех необходимых комплектующих, обойдется в 5-6 тыс. руб. Для бассейна легче всего сделать пирамидальный гелиоколлектор. Водонагреватель отличается простым внутренним устройством. Легок в сборке.

Для начала следует сделать расчет длины и диаметра труб гелиоколлектора для бассейна. Вычисления выполняются следующим способом:

• рекомендуемое значение скорости теплоносителя в гелиосистеме 0,4-0,7 м/с;
• длина рассчитывается с учетом того, что 1 м шланга (диаметром 25 мм) в солнечный день нагреет около 3,5 л горячей воды за 1 час. В таблице приводится количество солнечных часов для регионов с умеренным климатом:

Расчет коллектора приблизительный, на интенсивности нагрева могут отразиться климатические условия.

Пирамидальный солнечный водонагреватель для бассейна изготавливается:

• из полиэтиленовой чёрной трубы;
• из ПНД труб.

Каркас в виде елочки делается из дерева или металла. Крышка делается из поликарбоната или стекла. Солнечный коллектор для бассейна своими руками собирают по следующей схеме:

• трубу накручивают спиралью на каркас и фиксируют хомутами;
• между витками оставляют зазор в 1-1,5 см;
• шланг в месте ввода в солнечный водонагреватель для бассейна теплоизолируют.

Расчеты показывают, что 1 м² абсорбирующей поверхности пластикового солнечного водонагревателя будет достаточно для полноценного нагрева 1 м² площади открытого уличного бассейна.

Установка и подключение гелиоколлектора к бассейну

Гелиосистемы трубчатого и панельного типа должны монтировать специализированные бригады. Подсоединение к бассейну солнечных водонагревателей пирамидального типа и гибких коллекторов выполняется самостоятельно. Сборка выполняется по следующей схеме:

• определяется место расположения гелиоколлектора;
• пирамида устанавливается на отражающую подстилку;
• гибкий коллектор расстилают прямо на поверхность грунта, либо монтируют на кровлю;
• на подачу холодной воды из бассейна ставят насосную станцию;
• обратку подключают напрямую к чаше искусственного водоема.

Подогреть воду в бассейне зимой с помощью одного только солнечного коллектора не получится. Если планируется эксплуатация водоема в течение всего года, нужно установить основной источник тепла: газовый, твердотопливный или электрический котел. Гелиосистема в зимнее время года будет компенсировать затраты на тепло в пределах 10-20%.

Солнечный коллектор для бассейна своими руками: покупной или сделать своими руками из черного шланга или труб? Выясним! Территория частного дома или приусадебный участок всё чаще становятся местом отдыха и релаксации. Место грядок заняли газоны и беседки с комплексами для приготовления барбекю. Наличие бассейна в таких местах стало обязательным атрибутом. Строятся они двух видов:

Открытые водоёмы. Емкость находится на открытом пространстве без защитного сооружения.

Закрытого типа. Находятся они внутри помещения построенного из лёгких материалов. Оно защищает ёмкость от попадания мусора, падающей листвы, холодного ветра.

Оба вида водоёмов имеют один минус, в определённое время вода имеет недостаточную температуру для купания. Для нагрева воды подойдёт система солнечного коллектора для бассейна.

Подогрев воды в бассейне

Решить данный вопрос можно банальным подогревом при помощи электрических тэнов. Но этот процесс принесёт немалые финансовые траты.

Длительное время ведётся разработка систем использующих энергию из альтернативных источников. В ряду основных таких представителей первое место занимает энергия солнца. С весны по осень солнце отдаёт достаточно бесплатной тепловой энергии для подогрева воды на хозяйственные нужды. Для использования такого тепла применяются водяные коллекторы.

Интересно! Родоначальником современных солнечных коллекторов нагрева воды для отопления и хозяйственных нужд, является металлическая бочка, выкрашенная в чёрный цвет и наполненная водой. Выполняла она функцию ёмкости для душа на приусадебных участках и частных придомовых территориях.

Типы коллекторов по температуре нагрева среды

Для нагрева воды в достаточно применить коллекторы с нагревом до 90 0 С.

Общий принцип изготовления солнечных водонагревателей

Основными представителями таких систем являются трубчатые солнечные коллекторы. Изготавливаются они заводским способом по разработанной технологии. Представляют собой комплекс медных трубок проходящих через стеклянные колбы с вакуумом. На противоположную стенку, по направлению к солнечному свету, нанесено зеркальное покрытие.

Сам коллектор располагается на металлической основе покрытой чёрной краской с отделкой утеплителем. В верхней части находится ёмкость для накопления теплоносителя. От него отходит для подачи воды к точкам потребления. Подводка холодной воды осуществляется в нижней части системы. При нагреве она поднимается в накопитель.

В случае отсутствия расхода нагретой жидкости предусмотрен трубопровод возврата остывшей воды в начало цикла. При этом уровень в накопителе не меняется и подача холодной воды из трассы будет перекрыта при помощи шарового механизма с поплавковой запорной системой.

Трубки из меди изготавливаются по условию отсутствия сопротивления теплообменным процессам. Для стеклянных колб используется материал без присутствия металлов. Это необходимо для снижения отражения солнечных лучей. Вакуум в колбах играет роль термозащиты, он не проводит тепло и вся энергия остаётся в теплоносителе.

Для помощи движения теплоносителя в системе, при наличии большого объёма, применяется циркуляционный насос.

Система устанавливается в местах расположенных выше точки разбора. Каркас с закреплённым коллектором фиксируется максимально жёстко. Направление рабочей поверхности располагается в сторону южного сектора горизонта. Наклон панели равен числу широты местности, в которой находится объект.

Данная система представлена в полном рабочем цикле. Применить её для нагрева воды в крытом бассейне можно и в зимний период на территориях с тёплым климатом.

Инструкция изготовления солнечной батареи своими руками

Вариантов исполнения солнечных коллекторов много. Для подогрева воды в открытых бассейнах на даче без больших финансовых затрат, можно изготовить солнечный коллектор самостоятельно 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 50 0 С.
• В течение нескольких часов вода в небольшом бассейне приобретёт комфортную температуру.

Более сложный вариант сборки коллектора из пластиковой трубы

• На лист 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 от разрушительного воздействия ультрафиолета.
• Готовый блок обрамляется рамой из рейки 20х20 мм.

Сверху на раму закрепляются полосы стекла. Они обеспечат лучший прогрев трубы за счет создания барьера для защиты от ветра и аккумуляции дополнительного объёма солнечных лучей.

• 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 65 0 с.
• Горячая вода по шлангу поступает в бассейн.

Заключение

При понимании принципа работы солнечного коллектора для нагревания воды, можно без наличия специальных навыков создавать системы, обеспечивающие горячей водой хозяйственные нужды без финансовых затрат. Природа нам даёт много полезных бесплатных ресурсов.