Солнечные коллекторы применяются в установках бытового водоснабжения: в садовых домиках и душевых установках (рис. 28, а), а также в индивидуальных домах усадебного типа. Использование одного солнечного кол­лектора в душевой кабине садового домика позволяет экономить более 1 м³ дров за сезон, а использование коллекторов для бытового горячего водоснабжения в одноквартирном жилом доме дает экономию до 5 м³ дров или более 1 т угля.

Техническая характеристика солнечного коллектора

Тепловая мощность, кВт                     1,1

Вместимость панели, л                        4,0
Максимальная температура нагрева теплоносителя, °С     90

Рабочее давление, МПа                       0,6
Габариты, мм                    1530X630X98

Экономия топлива в среднем за сезон, кг        200

Масса, кг                                                           50,5

Основным элементом солнечного коллектора (рис. 28, б) является плоская поглощающая панель, по внут­ренней полости которой циркулирует теплоноситель. Она изготовляется из двух профилированных стальных плас­тин, поверхность ее окрашивается в черный цвет для увеличения поглощения солнечной радиации. Панель по­мещена в металлический корпус с теплоизоляцией. Ка­чественная теплоизоляция и прозрачное покрытие из стекла позволяет достичь максимальной эффективности улавливания солнечной энергии.

Рис. 28. Душевая кабина с солнечными коллекторами (а): 1 - солнечный коллектор; 2 - бак душевой установки; 3 - душевая сетка (L= 50-60°); солнечный коллектор (6): 1 -поглощающая панель; 2- прозрачная изоляция  (стек­ло); 3 - уголок; 4 - штуцеры.

Система теплоснабжения солнечного нагревателя со­стоит из трех контуров - солнечного, отопительного и горячего водоснабжения, объединенных баком-теплооб­менником. Резервным источником теплоты являются электроводо-нагреватели мощностью по 10 кВт каждый для отопительного контура и контура горячего водоснаб­жения. Солнечный контур включает солнечные коллекто­ры общей площадью 57,6 м², трубчатый теплообменник площадью 25 м², расположенный в баке-теплообменнике, и насос, с помощью которого осуществляется циркуля­ция теплоносителя (антифриза) в контуре.

Отопительный контур включает бак-теплообменник вместимостью 2,5 м³, электронагреватель, отопительные чугунные радиаторы площадью около 20 м². Циркуляция воды в контуре естественная. Безопасная линия обеспечи­вает автономную работу отопительного контура. Контур горячего водоснабжения состоит из трубчатого теплооб­менника площадью 2,2 м², бака-аккумулятора вмести­мостью 0,6 м , электронагревателя, трубопроводов и арматуры.

За счет солнечной энергии предусматривается покры­тие в доме до 65 % годовой потребности в теплоте.

Обеспечить душ, приусадебное хозяйство и дом горя­чей водой можно с помощью простейшего солнечного коллектора. Он представляет собой плоский застеклен­ный ящик, внутри которого на слой теплоизоляции поло­жен металлический лист, окрашенный в черный цвет, с прикрепленным к нему коллектором из водопроводных труб. Коллектор подсоединяют к баку-аккумулятору, че­рез который циркулирует теплая вода. Циркуляция про­исходит за счет разницы удельных весов холодной и горя­чей воды.

Простейший солнечный водонагреватель в летнем ду­ше или на кухне можно сделать из резинового шланга и бака емкостью 50-100 л. Резиновый шланг диаметром 25-35 мм сворачивают в бухту и укладывают в плоский деревянный ящик на металлический лист, покрашенный черной краской. Между дном ящика и листом желатель­но проложить минераловатную или другую термостойкую теплоизоляцию. Сверху ящик покрывают стеклом толщиной 3 мм или полиэтиленовой пленкой. Один конец шланга (в центре) соединяют с нижним штуцером бака, другой - с верхним, который должен находиться на рас­стоянии '/3-¹/4 высоты бака (рис. 29, а).

Коллектор устанавливают так, чтобы его верхний край был расположен ниже дна бака не менее чем на 40- 60 см: перепад высот обеспечивает нормальную циркуля­цию и исключает появление противотока в ночное время. Коллектор устанавливают в летние месяцы под углом 30-45° к горизонту в южном направлении. Такое устройство в солнечный день способно нагреть воду в баке до 40-50°.

Бак-аккумулятор можно теплоизолировать, а коллек­тор оборудовать простейшей системой слежения за солн­цем. Она представляет собой вращающуюся подставку, на которой установлен солнечный коллектор. Вращение подставки обеспечивается пружиной с противовесом в виде ведра с водой, снабженного водосливным устройст­вом (краном). Регулируя темп опорожнения ведра, мож­но добиться необходимой скорости вращения коллек­тора, и он всегда будет следовать за солнцем (рис. 29,б).

Основным элементом солнечного водонагревателя является коллектор. Его можно изготовить из подручных материалов, например, использовать стальной штампо­ванный плоский радиатор отопления типа МЗ-500-Ч, кон­вектор типа «Аккорд», радиатор охлаждения от при­шедшего в негодность холодильника, тонкостенные газоводопроводные трубы диаметром 20 мм. Общую площадь коллектора, которая не должна превышать 6 м², выбирают из расчета 45 л объема воды, замкнутого в контуре, на 1 м² поверхности коллектора. Корпус лучше сделать деревянным с боковинами из трехслойного на­бора досок и дном из фанеры или оргалита. На дно кладут минераловатную теплоизоляцию слоем 40 мм для умень­шения потерь тепла с теневой стороны листа. При под­боре материала для теплоизоляции следует учитывать его термостойкость, так как в солнечные дни при нера­ботающем коллекторе температура на теплопоглощающей поверхности листа может достигать 100 °С.

Коллектор сваривают из оцинкованных газоводопро­водных труб диаметром 25-28 мм (горизонтальные участки) и диаметром 18-20 мм (вертикальные) с рас­стоянием между ними 150 мм. Трубы коллектора за­крепляют на металлическом листе, обеспечивая надеж­ный контакт между ними для улучшения теплопередачи. Это достигают с помощью хомутов, проволочных стя­жек или пайкой. Вместо гладкого листа желательно использовать гофрированные кровельные листы из стали из дюралюминия. Сторону, обращенную к солнцу, кра­сят черной краской. Матовый оттенок масляной пли эма­левой краске можно придать, если добавить в нее соот­ветственно керосин или бензин. Коллектор с закреплен­ным листом укладывают в корпус и крепят. Сверху корпус закрывают стеклом толщиной 3 мм или полиэтиленовой пленкой. Между стенкой корпуса и стеклом по периметру оставляют зазор 3 мм для компенсации теп­лового расширения стекла, заделывая его несохнущей (кремниевой) замазкой. В нижней части корпуса необ­ходимо устройство дренажных отверстий для стока атмосферных осадков, попавших в коллектор.

В качестве пластины солнечного коллектора можно использовать стандартные стальные панельные радиато­ры: штампованные колончатые (МЗ), штампованные змеевиковые (ЗС) и листотрубные (КЛТ) (рис. 29, в). Поглощающую поверхность радиатора покрывают черной матовой краской, теневую оставляют белой. Радиатор устанавливают в корпусе и подключают по такой же схе­ме, как и в системе отопления.

Бак-аккумулятор обычно делают из 200-литровой металлической бочки, приварив к ней четыре патрубка - два снизу для подвода холодной воды и отвода на коллек­тор, сбоку на уровне между ²/3 и ^3/4 общей емкости бака для подвода горячей воды из коллектора и сверху диаметром 15 мм ('/2 дюйма) для расширительной тру­бы. При баке емкостью 200 л плюс емкость трубопрово­дов площадь солнечных коллекторов должна составить не менее 5 м². В качестве бака-аккумулятора можно исполь­зовать теплообменники стандартных емкостных водона­гревателей (АГВ, колонок на твердом топливе и т. п.). Солнечный водонагреватель включают в систему горя­чего водоснабжения по схемам (рис. 30). Первая из них - простейшая, так называемая одноконтурная тер­мосифонная система, работающая на принципе естест­венной циркуляции. В этой системе вода, нагретая в солнечных коллекторах, постоянно циркулирует в течение дня. Горячая вода поступает в бак-аккумулятор и заби­рает из него более холодную воду. Бак по мере расходо­вания горячей воды подпитывается холодной от водона­порного бака. Водоразбор горячей воды осуществляется через бойлер или колонку стационарной системы горяче­го водоснабжения. Бак-аккумулятор имеет расширитель­ную трубу для удаления воздуха и выброса излишков воды.

Двухконтурная термосифонная система работает на таком же принципе, отличается тем, что имеет замкнутый объем первичного теплоносителя (первый контур). Теп­лопередача осуществляется через змеевик, размещенный в баке-аккумуляторе. В верхней точке первого контура установлен герметичный расширительный бак. К до­стоинствам двухконтурной системы относится большая долговечность за счет замкнутого объема первичного теплоносителя, поэтому трубы солнечных коллекторов меньше зарастают накипью, имеется возможность ис­пользовать антифриз, который не замерзает при отрица­тельных температурах воздуха.

Рис. 30. Схемы подключения солнечного водонагревателя к системе горячего водоснабжения: а - одноконтурная термосифонная система; б - двухконтурная термосифонная система; в - воздухоотводчик (разрез): 1 - плоские солнечные коллекторы; 2 - сливной кран; 3 - дренажный (воздушный) кран; 4 - бак аккумулятора; 5 - расширительная трубка; б - водонапорный бак; 7 - подводка водопровода с поплавковым клапаном; 8 - линия горячей воды; 9 - бойлер или колонка горячего водоснабжения (существующие); 10 - линия холодной воды; 11 - воздухоотводчик; 12- змеевик; 13 - корпус; 14 - крышка; 15 - клапан; 16 - шток; 17 - поплавок.

Солнечные коллекторы устанавливают на южном ска­те крыши под углом 30-45° к горизонту. Угол установки можно менять в течение лета в зависимости от положе­ния солнца в этот период. Коэффициент полезного дей­ствия плоских солнечных коллекторов мало зависит от ориентации его на солнце, поэтому они удовлетворитель­но работают в рекомендуемом стационарном положении. Основное условие нормальной работы солнечного во­донагревателя - установка коллекторов и бака-аккуму­лятора так, чтобы между верхним уровнем коллектора и дном бака-аккумулятора было расстояние не менее 600 мм. Это обеспечивает нормальную циркуляцию воды в системе и исключает появление противотока в ночное время. Бак-аккумулятор и подводку горячей воды теплоизолируют. Все трубопроводы и коллекторы устанавли­вают так, чтобы они имели некоторый подъем в сторону бака-аккумулятора для удаления воздуха. Для этого предусмотрен вентиль в верхней точке крайнего солнеч­ного коллектора, а в нижней - сливной кран для опо­рожнения системы.

Система малонапорная, поэтому нагревательный эле­мент - змеевик бака-аккумулятора двухконтурной си­стемы лучше выполнить из медной трубки диаметром 25-28 мм и длиной около 1 м; можно использовать одну секцию конвектора «Аккорд» с замкнутым кон­туром.

Герметичный расширительный сосуд представляет собой воздухоотвод с поплавком, который при отсутствии воды под собственной массой опущен вниз, а клапан, че­рез который выходит воздух, открыт. По мере наполне­ния системы водой воздух удаляется через клапан, за­тем, когда сосуд заполнится, поплавок всплывет и пере­кроет выход воздуха (рис. 30, в). В самодельном рас­ширительном сосуде можно использовать поплавковый запорный клапан от смывного бачка.

Остекленные поверхности солнечных коллекторов в течение сезона надо регулярно очищать от пыли. На зиму воду сливают и при необходимости демонтируют колекторы. С этой целью разъемные соединения желательно делать на резиновых муфтах со стальными легкосъемны­ми хомутами. В двухконтурных системах с антифризом первичный контур можно не сливать, но вторичный (водяной) опорожнять на зиму обязательно.