Budowa kolektora słonecznego – zrób to sam!

Wielu z budujących domy chce mieć w domu kolektor słoneczny. Większości ludzi kojarzą się one ze słonecznym ogrzewaniem, choć są jedynie dobrym sposobem na przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Ze względu na wysoką cenę, zwracają się po bardzo długim okresie. A mają przecież służyć do korzystania z darmowej energii słonecznej… Jakie jest więc rozwiązanie? Samodzielna budowa kolektora!

Przy odrobinie wysiłku i inwencji, budowa kolektora nie jest niczym trudnym. Można go zbudować we własnym garażu i zamontować na dachu. Ale aby było to możliwe, najpierw trzeba poznać zasady działania i budowę podstawowych rodzajów kolektorów.

Budowa kolektora płaskiego

Kolektor słoneczny płaski, to najprostszy rodzaj wodnego kolektora słonecznego. Jako najprostszy, nie jest najbardziej sprawny. Za to jest najłatwiejszy do samodzielnego wykonania. W przypadku kolektora zbudowanego własnoręcznie, nie jest istotna jego wydajność i sprawność, a tylko koszt budowy. Jeśli kolektor własnej roboty jest dwukrotnie gorszy od firmowego o tej samej powierzchni, ale dziesięciokrotnie tańszy, zawsze można zbudować dwa, i tak za pięć razy mniej pieniędzy.

Kolektor płaski wygląda tak, jak przedstawiono na rysunku po prawej stronie. To rzecz jasna bardzo uproszczony schemat, ale nie ma to większego znaczenia. Najważniejszym elementem jest absorber. Zazwyczaj jest to płaska płyta, w czarnym kolorze, której zadaniem jest ogrzewanie się od padających na nią promieni słonecznych. Jest ona pomalowana farbą albo pokryta jakimś środkiem o czarnym (ciemnym) kolorze. Ciepło od rozgrzanego kolektora odbiera wymiennik ciepła. W typowym kolektorze są to rurki, przez które przepływa ciecz. Cieczą tą może być ta sama woda, która trafia do zasobnika ciepłej wody, czyli woda z kranu. Może być to woda w obiegu zamkniętym, ona oddaje ciepło przez wężownicę umieszczoną w zasobniku. Jeśli kolektor ma móc pracować również zimą, stosuje się zamknięty obieg jakiejś niezamarzającej cieczy, np. glikolu. Absorber wraz z przyczepionym do niego wymiennikiem (im większa powierzchnia kontaktu wymiennika z absorberem, tym lepiej) umieszczone są w zaizolowanej skrzynce. Ma ona po pierwsze chronić kolektor przed uszkodzeniami i umożliwiać jego łatwy montaż na połaci dachowej lub w dowolnym innym miejscu. Po drugie ma chronić kolektor przed utratą ciepła. Dlatego między skrzynką a samym „sercem” kolektora jest najczęściej gruba warstwa wełny mineralnej lub styropianu. Ma ona spore znaczenie zwłaszcza w okresie przejściowym, gdy temperatura powietrza jest niska. Tę samą funkcję pełni szkło, które zamyka kolektor od góry.

Budowa kolektora próżniowego / rurkowego

Kolektor rurkowy, znany jako próżniowy czy paraboliczny, jest już znacznie bardziej zaawansowany. Powierzchnią odbioru ciepła nie jest płaska płyta, tylko rurka. Wygląda to tak:

Absorberem jest metalowa rurka. Umieszczona jest ona we wnętrzu drugiej, szklanej. Między absorberem a szkłem jest próżnia, co minimalizuje straty ciepła na drodze konwekcji. We wnętrzu absorbera umieszczony jest wymiennik ciepła. Czasem są to dwie rurki zamontowane tak, jak widać na schemacie. Czasem jest to tylko jedna rurka, która wtłacza wodę do wnętrza absorbera. W drodze powrotnej woda omywa absorber od wewnątrz, odbierając ciepło bezpośrednio z jego ścianek. W najbardziej zaawansowanych rozwiązaniach, ciepło transportowane jest przez tzw. rurki ciepła (heat pipes). Składają się one z „knota” puszczonego środkiem rurki i skraplacza na jej końcu. Skroplony czynnik roboczy spływa po knocie i odparowuje na ściankach. Oddaje ciepło skraplając się w wymienniku, tam podgrzewa ostatecznie wodę.

Ze względu na mniejszą powierzchnię absorbera, w takich kolektorach stosuje się zwierciadła paraboliczne. Mają one na celu zwiększyć ilość ciepła, którą pochłania kolektor. Umożliwiają też zmniejszenie ilości rurek absorbera na danej powierzchni wymiennika.

Takiego kolektora nie da się za bardzo zrobić w domowych warunkach, choćby ze względu na trudność przymocowania dwóch rurek wymiennika we wnętrzu absorbera i kłopot ze zdobyciem szklanych cylindrów, w których miałby być umieszczony absorber.

Komentarze
  • Witold pisze:

    Witam.
    Na wstępie autor podał bardzo ciekawą kalkulacje kolektora wykonanego własnoręcznie i z nią się jak najbardziej zgadzam ale!
    Czy autor zadał sobie choć trochę trudu aby sporządzić najprostszą kalkulację ile będą kosztować materiały na wykonanie takiego kolektora, który jest opisywany. Wydaje mi się, że nie bardzo. Rzucić pomysł to jedno a wykonać to drugie. Aby opisać własnoręczne wykonanie to trzeba najpierw samemu zbudować, wtedy dopiero wiemy z jaką materią się stykamy i jaki jest faktyczny koszt budowy.
    Nie zgadzam się ze stwierdzeniem, że najbardziej zaawansowane technologie to heat pipe ze względu na bardzo długą drogę przekazywania ciepła z absorbera do czynnika grzewczego co szerzej opisałem w publikacji: http://www.bachus.com.pl/wicia/index.php?site=publikacje

    Witold Jabłoński

  • mgr inż. Krzysztof Lis pisze:

    @Witold: autor swój kolektor buduje i kalkulacji dokonał, zapoznał się też z kalkulacjami dokonanymi przez innych, którym już kolektory zbudować się udało. :)

  • Witold pisze:

    Witam.
    Jeżeli przyjmiemy, że średnio kolektor kosztuje 1200zł to czy aby na pewno jesteśmy w stanie wykonać go za 1/5 tej wartości, a więc za 240zl?
    Na portalu „elektroda” http://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=482463&start=0&sid=668667327b22078076ebe48248e9e2fc

    od ponad trzech lat ludzie zmagają się z problemem jak tanio samemu wykonać kolektor, jak na ilość odwiedzin wynoszącą ponad pół miliona to niewielu udało się dojść do celu.
    Myślę, że nie będzie to tajemnicą ile Pan jak i Pańscy znajomi zainwestowali w wykonanie kolektora.
    Śmiem twierdzić, że ceny materiałów nie nastrajają optymistycznie
    Proszę nie mieć mi za złe słowa krytyki ale opisy kolektorów próżniowych są nie prawdziwe i wprowadzające w błąd czytelników.

    Witold Jabłoński

    • mgr inż. Krzysztof Lis pisze:

      @Witold: widziałem opracowanie, według którego za podstawowe elementy (blacha i profile na obudowę, absorber, rurka miedziana na wymiennik i szkło) trzeba było zapłacić 400 PLN, dla powierzchni 2 m².

      Jeśli zaś chodzi o opis działania i budowy kolektorów próżniowych, jest ich kilka różnych rodzajów a mając jeden rysunek trudno opisać wszystkie warianty. Starałem się więc być tak blisko prawdy, jak to tylko możliwe. Jeżeli ma Pan jakieś sugestie odnośnie fragmentów, które należałoby poprawić bądź uzupełnić — będę wdzięczny za podanie ich choćby w komentarzu. :)

    • junior38 pisze:

      Witam
      Ja zrobiłem kolektor słoneczny z paneli grzejnikowych używanych
      Koszt wykonania samego kolektora wraz z obudową 100 zł. Jestem z niego bardzo zadowolony. Wymiennik ciepła o poj.150 l.ogrzewa mi do 40 st.w czasie do 5 H.

      • bobik pisze:

        A ja podobnie wykonałem kolektor słoneczny używając do tego materiałów prawie z odzysku czyli tanich. grzać grzeje i ogrzewa 80 l wody do 60 stopni oczywiście latem i gdy słońce jest. wykonałem to ze swojej inwencji twórczej. a pm jakimś czasie w internecie znalazłem projekt czegoś podobnego i z podobnych materiałów…. czyli jeśli ktoś ma głowę na karku to nie trzeba jakiś marnych schematów jak tu na forum z podpisem mgr inż. bo jak na mgr to słaba jakość opisu jest i rysunki to już całkiem słabe.jak coś opisywać to dokładnie ile czego trzeba i rysunki by mogły być zastąpione realnymi zdjęciami z takiego wykonania. Ale edukacja teraz kształci takich inż… aby student był na uczelni nie ważne co umie i potrafi.. z szacunkiem dla tytułu naukowego…. ale inż to ma umysł techniczny i takich nie pełnych rysunków to nie powinien nawet zamieszczać,,,,,, ja jestem inż. tylko

  • Witold pisze:

    Witam.
    Posłużę się cytatem: „Absorberem jest metalowa rurka. Umieszczona jest ona we wnętrzu drugiej, szklanej. Między absorberem a szkłem jest próżnia, co minimalizuje straty ciepła na drodze konwekcji”
    Pierwsze dwa zdania opisują absorber i jego umiejscowienie, ale trzecie „Między …” sugeruje, że absorber umieszczony we wnętrzu drugiej rury jest w próżni. To taka trochę kwadratura koła. Pomylona została warstwa absorpcyjna z absorberem.
    W rurach próżniowych dwuściennych warstwa absorpcyjna napylona jest zawsze na zewnętrznej stronie wewnętrznej rury, na przekroju zaznaczona bardzo wyraźnie jako -absorbing coating- i to właśnie ta warstwa znajduje się w próżni. A absorber w pierwszym przypadku tak jak na rysunku u rurka znajduje się we wnętrzu drugiej rury. Jest nim ma ogół taśma miedziana lub aluminiowa. W drugim przypadku z pojedynczą rurką, absorberem będzie raczej szkło wewnętrznej rury szklanej.
    Przyznam się szczerze, że rozebrałem wiele heat pipe ale we wnętrzu żadnego nie znalazłem „knota”.
    Skroplony czynnik spływa nie po „knocie” ale po ściankach parownika. No i sam rysunek u- rurek, bo tak wynika z przekroju, podłączone są do tej samej rury zbiorczej. To nie może chodzić, tak można podłączyć tylko heat pipe.
    Pozdrawiam.
    Witold Jabłoński

  • Piotr Palka pisze:

    Ja obecnie jestem na emeryturze, prowadziłem firmę instalacji grzewczej ponad 30 lat, są mi znane wszystkie metody grzewcze konwencjonalne i niekonwencjonalne. Mając na uwadze powyższy opis i rysunki techniczne projektu kolektora opracowany przez autora z skierowane przede wszystkim dla majsterkowiczów, uważam, że nie jest to instruktaż dla majsterkowiczów tylko wielki knot jakiegokolwiek widziałem i czytałem. Zaletą tego projektu jest to,że autor pokazał nam, ogólnikowo z czego składa kolektor.
    Z poważaniem Piotr Palka.

  • mgr inż. Krzysztof Lis pisze:

    @Piotr: masz na myśli mój artykuł, czy wątek na forum wskazany przez Witolda?

  • Piotr Palka pisze:

    Krzysztofie nie chcę Cię urazić, ale jeżeli Twój pomysł ma być skierowany dla majsterkowiczów to nie może być tylko nieudanym plagiatem
    już istniejących kolektorów firm z którymi żaden majsterkowicz nie jest wstanie konkurować i zbudować coś funkcjonalnego i tańszego chociaż o 10 procent
    od kolektorów znajdujących się w handlu detalicznym i hurtowym. Jak Ci już pisałem, że w tej branży pracowałem przez całe długie swoje życie, nie tylko jako instalator ale jako długoletni właściciel firmy.
    Często byłem w takiej sytuacji, że jak zaczynałem prace instalacyjne na obiekcie to wszystko było w surowym stanie, a do tego jeszcze w zimie, więc musiałem szybko zabezpieczyć swoim pracownikom warunki socjalne i sanitarne. I tak zaczynałem od prymitywnych alakolektorów słonecznych ogrzania wody CW. No i tak krok po kroku udawało mi się zrobić coś lepszego i bardziej tańszego i funkcjonalnego, uważam, że mój pomysł z powodzeniem można stosować w pryśnikach w altankach, w WC w domkach jednorodzinnych, itp.
    Ja obecnie jestem na emeryturze, mam kompletną dokumentację tego już działającego kolektora, ale nie mam sposobu aby zareklamować mój kolektor
    Z poważaniem Piotr.

    • mgr inż. Krzysztof Lis pisze:

      @Piotr: artykuł nie miał być kompletną instrukcją budowy kolektora, bo tego nie sposób w tak krótkim tekście zmieścić. Chciałem w skrócie przedstawić zasady budowy kolektorów słonecznych, i musiałem niestety posiłkować się obrazkami nie mojego autorstwa.

      A co do Twojego kolektora, spróbujemy coś wymyślić razem. :D

  • Piotr Palka pisze:

    Krzysztofie,
    my już znamy się kilka lat, jeszcze gdy byłeś studentem i kawalerem.
    Ja pisałem Ci w skrócie o moich kolektorach i nie tylko, że mam kompletną dokumentację, zmyślą o majsterkowiczach ”Zrób to sam”.
    Tyś mnie namawiał na wydanie książki o kolektorach ”Zrób to sam”.
    Wiesz Ty jesteś teoretykiem a ja praktykiem, mądrość polega na wiedzy i doświadczeniu i tu właśnie
    można połączyć jedno i drugie.
    Z poważanie Piotr.

  • Roman pisze:

    Zawsze z podziwem i wypiekami na policzkach czytam naukowe opracowania i dyskusje na te tematy, w gąszczu wielości teorii względności nad bezwzględnością teoretyzowania postanowiłem zwyczajnie coś zrobić namacalnego. Na mojej stronie http://www.panel-sloneczny.wki.pl prezentuje efekt – moim zdaniem zaskakująco prosty tani i wydajny. Zapraszam serdecznie i przeprosiny dla wszystkich teoretyków, bo lepiej coś zrobić niż opowiadać co by się mogło zrobić.

Dodaj komentarz