Солнечный коллектор для бассейна своими руками

Солнечный коллектор для бассейна своими руками: пошаговое руководство + отзывы

Солнечный коллектор для бассейна является бесплатным источником энергии, позволяющим осуществлять подогрев воды. Оборудование имеется в свободной продаже. Умельцы, при желании сэкономить, сами изготавливают коллекторы из гибкого шланга или пластиковой трубы.

  1. Принцип работы солнечных коллекторов для бассейна
  2. Плюсы и минусы подогрева бассейна солнечными коллекторами
  3. Виды солнечных коллекторов для нагрева воды в бассейне
  4. Как сделать солнечный коллектор для нагрева бассейна своими руками
  5. Правила эксплуатации
  6. Заключение
  7. Отзывы о солнечных коллекторах для бассейна

Принцип работы солнечных коллекторов для бассейна

Существует несколько видов коллекторов, различающихся устройством.

Однако работают все они по одному принципу:

  1. Аккумулирующий элемент поглощает энергию солнца. Устроен он по принципу теплообменника. От поглощенного солнечного тепла прогревается циркулирующая жидкость.
  2. Подогретая солнечной энергией вода сбрасывается в бассейн. Из чаши в теплообменник поступает новая порция жидкости.
  3. Замкнутый цикл циркуляции воды происходит беспрерывно. За эту часть работы отвечает циркуляционный насос. Система функционирует, пока есть солнечный свет.

Полноценный обогрев бассейна солнечные коллекторы не способны обеспечить. Во-первых, эффективность их возрастает только летом, когда на улице стоит жаркая погода. Во-вторых, коллекторы способны компенсировать максимум 40% расхода энергоносителей, используемых для получения тепла.

Плюсы и минусы подогрева бассейна солнечными коллекторами

Перед тем как установить оборудование для аккумуляции солнечной энергии, надо взвесить его преимущества и недостатки.

  1. Стоимость аккумулирующего оборудования для бассейна доступна рядовому покупателю. Коллекторы можно приобрести за небольшую стоимость.
  2. Простота устройства позволяет самостоятельно создавать коллекторы из пластиковых труб.
  3. Объем нагретой солнечной энергией воды можно регулировать самостоятельно. Схема проста: чем больше коллекторов, тем больше жидкости они способны прогреть.
  4. Аккумулирующие устройства просты в эксплуатации. Отсутствует необходимость приглашать специалистов для подключения к системе.

Из недостатков выделяют только два неоспоримых факта. Организовать полноценное отопление бассейна солнечным коллектором невозможно. Вдобавок в пасмурную или холодную погоду его эффективность снижается.

Виды солнечных коллекторов для нагрева воды в бассейне

Условно все аккумулирующие устройства делят на два типа:

  1. Открытые коллекторы отличаются расположением абсорбера. Резиновые или пластиковые шланги закреплены на основе, незакрытой стеклом. Солнечные системы эффективны только в жаркую солнечную погоду, используются чаще для обогрева частного бассейна.
  2. У закрытых коллекторов абсорбер спрятан под стеклом. Конструкция позволяет снизить теплопотери. Приборы солнечного подогрева воды закрытого типа способны работать в холодную погоду, главное, чтобы на них попадал солнечный свет.

Открытые и закрытые солнечные коллекторы отличаются устройством аккумулирующего элемента. От его конструкции аналогично зависит производительность оборудования.

Вакуумные гелиосистемы трубчатого типа в качестве аккумулирующего элемента имеют специальные колбы из стекла. В зависимости от конструкции, они бывают с одной или двумя стенками. Из колбы полностью выкачан воздух. Созданный искусственным путем вакуум является отличным теплоизолятором. Внутри стеклянной колбы с вакуумом расположена медная трубка теплообменника, по которой циркулирует вода из бассейна.

В одном гелиоколлекторе набор стеклянных колб с медными трубками подключен к основному узлу – распределителю. Модуль помогает смешивать потоки, направляет подогретую воду в бассейн, а из чаши забирает холодную жидкость.

Солнечные вакуумные гелиоколлекторы способны подогревать воду в бассейне даже с наступлением холодов. Однако их эффективность вдвое снижается. При ясной солнечной погоде поздней осенью коллектор компенсирует максимум 20% расхода энергоносителей, используемых для получения тепла.

Панельные коллекторы внешне напоминают окно, только с темным стеклом. Прибор для обогрева воды в бассейне состоит из алюминиевого корпуса. Внутри установлен теплообменник из набора трубок. Они бывают медные или алюминиевые. Теплообменник соприкасается с металлической панелью с селективным напылением. Сверху аккумулирующий элемент закрыт темным стеклом.

Вода в теплообменнике быстрее нагревается за счет отраженного металлической пластиной солнечного тепла. Из медных или алюминиевых трубок она за счет принудительной циркуляции поступает в бассейн. Коллекторы панельного типа эффективны при солнечной жаркой погоде. Для подогрева бассейна их чаще используют на юге или в районах с умеренным климатом. После наступления холодов КПД гелиоколлектора сильно снижается.

Коллекторы пирамидального типа созданы для бытового применения. Оборудование эффективно с небольшими надувными и каркасными бассейнами. В жаркую солнечную погоду пирамидальные гелиоколлекторы способны поддерживать температуру воды в диапазоне от + 23 до + 25 о С.

В системе бассейна коллектор подключают к насосной станции. Нагрев воды происходит внутри абсорбера, роль которого исполняет намотанный на основание шланг сечением 25-40 мм. Под аккумулирующим устройством установлен зеркальный отражатель солнечного света. Сверху шланги обычно закрыты прозрачным колпаком.

Из всех существующих типов, пирамидального вида коллектор для бассейна своими руками собирают чаще всего. Это связано с простотой устройства и компактностью. Вдобавок за счет намотки шланга пирамидой увеличивается производительность оборудования.

Гибкий солнечный коллектор сделан из эластичных материалов, чаще всего используется резина. Внешне он напоминает коврик. Гелиоколлектор бывает только открытого типа. Используется он чаще всего с мобильными надувными бассейнами. Коврик легко сворачивается рулоном. Вместе со спущенной чашей бассейна коллектор легко перевозить в багажнике машины на дачу.

Скорость нагрева воды зависит от площади солнечного гелиоколлектора. Для каждого бассейна индивидуально подбирают коврик по размеру. Изделие укладывают на солнечном месте, подключают шлангами к насосной системе купели.

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.

Читайте также:  Теплый пол энерджи

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.

Каркасом коллектора выступает пирамида из бруса. Для ее изготовления берут квадратный кусок фанеры площадью 1 м 2 . 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.

На видео пример солнечного коллектора:

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 о С. Примерно за 4-7 часов работы циркуляции вода в бассейне прогреется до + 25 о С. Однако эти показатели примерные. Температура нагрева зависит от объема бассейна и размера коллектора.

Правила эксплуатации

Чтобы получить эффективный нагрев бассейна солнечным коллектором, надо правильно его эксплуатировать. Существует ряд правил, которые желательно выполнять:

  1. Оптимальным местом установки аккумулирующего оборудования является крыша здания, но как можно ближе к бассейну.
  2. Гелиоколлектор эффективнее работает при горизонтальном расположении. Допускается вертикальная установка, но с максимальным наклоном 30 о .
  3. Подающие трубы располагают выше по отношению к обратному трубопроводу. Это связано с тем, что по закону физики горячая вода направляется вверх.
  4. Лицевую сторону аккумулирующего устройства всегда располагают на южную сторону. Допускается отклонение максимум до 45 о .
  5. Если в течение дня участок освещается солнцем менее 5 часов, то он не подходит для установки коллектора.

По окончании купального сезона в бассейне из аккумулирующего устройства сливают остатки воды. Оставлять жидкость нельзя, так как зимой она замерзнет, разорвет трубки.

Заключение

Солнечный коллектор для бассейна прослужит от 10 до 20 лет при условии соблюдения правил эксплуатации. Оборудование оптимально зимой хранить в сарае, а с наступлением лета вновь выносить на улицу.

Делаем простой солнечный коллектор из ПНД трубы для нагрева воды в бассейне

Дата публикации: 31 июля 2019

  • Почему стоит использовать ПНД трубы для гелиоколлектора
  • Самостоятельное изготовление солнечного коллектора из ПНД труб
  • Особенности эксплуатации солнечного коллектора из ПНД

Каждый владелец частного дома может бесплатно пользоваться солнечной энергией для подогрева воды в бассейне. Для этой цели оборудуется гелиоустановка, в которой в качестве центрального компонента применяется солнечный коллектор. Готовое устройство стоит дорого, но с помощью инструкции можно попробовать изготовить этот элемент самостоятельно из труб ПНД и других подручных материалов.

Почему стоит использовать ПНД трубы для гелиоколлектора

Полиэтиленовые трубы низкого давления чаще всего выпускаются черного цвета, поэтому не нуждаются в покраске. Это оптимальный оттенок, который позволяет изделиям поглощать максимальное количество тепла и передавать его циркулирующей жидкости.

К преимуществам солнечных коллекторов из ПНД труб стоит отнести:

  • высокую устойчивость к изнашиванию;
  • ударопрочность, стойкость к образованию трещин и иных механических дефектов;
  • длительный срок эксплуатации (не меньше 50 лет);
  • возможность применения в диапазоне температур от -60 °C до +60 °C;
  • устойчивость к воздействию агрессивных химических сред;
  • безвредность для окружающей среды;
  • малый вес;
  • удобство в работе.
Читайте также:  Уход за гибискусом в домашних условиях

Изделия весят в 5-7 раз меньше в сравнении с аналогичной продукцией, изготовленной из металла. Благодаря этому упрощается монтаж конструкции. Чаще всего они имеют большую длину, что позволяет снизить количество соединительных стыков или вовсе обойтись без них. Трубы из полиэтилена низкого давления имеют гладкую внутреннюю поверхность, что гарантирует максимальную пропускную способность трубопровода.

Самостоятельное изготовление солнечного коллектора из ПНД труб

Если для изготовления собственной сетевой солнечной микроэлектростанции нужна хотя бы базовая электрическая подготовка, то работу над коллектором из ПНД осилит любой. Для подготовки солнечного коллектора своими руками рекомендуется применять трубы диаметром 1,5-2,5 см, предназначенные для водоснабжения. Оптимально использовать изделия черного цвета, что позволит избежать этапа покраски. Не рекомендуется применять армированные поливочные шланги из ПВХ, поскольку они имеют тонкие стенки и легко перегибаются, создавая препятствия для движения водного потока.

Перед тем как приступать к оборудованию солнечного коллектора из ПНД трубы своими руками, необходимо определиться со способом укладки. Проще всего зафиксировать трубу по спирали на подходящем участке крыши или открытом участке почвы, но в плане эффективности это не будет оптимальным решением.

Итоговая длина трубы определяется, исходя из потребностей пользователя. Для подогрева воды в небольшом бассейне может хватить бухты 50 м. При большой площади чаши потребуется оборудовать длинную спираль. В этом случае лучше купить бухту 100 или 200 м.

Чтобы получить долговечный солнечный коллектор из ПНД, стоит изготовить отдельный модуль (короб) из фанеры толщиной 6 мм и брусьев 40×40. В нем и будет размещаться гелиоколлектор. Для изготовления модуля можно применять другие подходящие материалы, имеющиеся под рукой. Элементы из древесины дополнительно обрабатываются антисептиком, грунтуются и красятся в черный цвет. Это делается для защиты конструкции от гниения.

Укладка труб и защита конструкции от деформации

В подготовленный и покрашенный модуль по спирали укладывается труба. Изделие под воздействием высоких температур и тяжести жидкости способно деформироваться. Для сохранения первоначального вида солнечного коллектора витки рекомендуется зафиксировать посредством подходящих крепежных элементов (металлических или пластиковых хомутов). Допускается использовать и другие типы креплений, не угрожающие целостности конструкции. Аккуратно вбив шиферные гвозди с большой шляпкой между витками, мастер также защитит гелиоколлектор от деформаций.

Работоспособность модульной системы легко проверить. Убедившись в отсутствии дефектов, при необходимости можно изготовить еще один или несколько коробов. Самостоятельно изготовить солнечный коллектор из ПНД труб для бассейна под силу любому. С задачей легко справится даже начинающий мастер. Но следует быть готовым к тому, что на подготовку первого модуля у новичка уйдет много времени, зато при изготовлении следующего блока все операции будут выполняться быстрее.

Особенности эксплуатации солнечного коллектора из ПНД

С помощью нескольких секций гелиоколлектора можно быстро нагреть воду в бассейне среднего размера. Конструкции из ПНД не только проще в изготовлении. Их обслуживание также не вызывает особых трудностей. Достаточно не допускать перегрева элементов в жаркие дни, защищать компоненты модуля от механических повреждений, своевременно подкрашивать детали из древесины, периодически удалять загрязнения с поверхности труб. При соблюдении этих нехитрых правил солнечный коллектор запросто прослужит 20 лет и больше.

Эффективность работы системы зависит от многих факторов. Значение имеют интенсивность солнечного излучения, температура окружающей среды, направление и сила ветра, количество модулей. Чтобы повысить автономность установки, вместе с ней можно использовать насос на солнечных батареях. Если подготовить агрегат нужной мощности, гелиоколлектор сможет функционировать без подключения к центральной электросети.

  • Солнечные светильники на даче: лучшие примеры с Алиэкспресс
  • Так ли экологичны солнечные батареи?
  • Что мешает новым технологиям в солнечной энергетике?
  • К 2030 году солнечные панели станут самым дешевым ВИЭ в Европе

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Как сделать солнечный коллектор своими руками: типы конструкций и этапы работ

Солнечный коллектор – это альтернативный источник получения тепловой энергии за счёт использования солнечной. Сейчас это удобное приспособление уже не новшество, но позволить себе его установку может далеко не каждый. Если подсчитать, покупка и монтаж коллектора, который удовлетворит бытовые нужды среднестатистической семьи, могут обойтись в пять тысяч американских долларов. Само собой, окупаемости такого источника придется ждать довольно долго. Но почему бы не сделать солнечный коллектор своими руками и установить его?

Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

Накопительные

Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.

Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

Плоские

Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.

Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

Читайте также:  Устройство подбетонки: назначение, виды и этапы работ

При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

Жидкостные

Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.

К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.

Воздушные

Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.

Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.

Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.

Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.

Как это работает

Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.

Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.

Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция коллектора

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Материалы и детали для изготовления

Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

  • стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
  • рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
  • доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
  • прокатный уголок;
  • соединительная муфта;
  • трубы для сборки радиатора;
  • хомуты для крепления радиатора;
  • лист оцинкованного железа;
  • приёмная и выпускная труба радиатора;
  • бак объемом 200−300 литров;
  • аквакамера;
  • теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).

Этапы работ

Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

  1. Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
  2. На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
  3. После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
  4. Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
  5. Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
  6. Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
  7. Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
  8. После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
  9. Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.
Читайте также:  Характеристики шлаковаты и производство

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Селективное покрытие

Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.

Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:

  • специальный готовый химикат;
  • оксиды разных металлов;
  • тонкий теплоизоляционный материал;
  • чёрный хром;
  • селективную краску для коллектора;
  • чёрную краску или пленку.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Видео

Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Подогрев бассейна солнечными коллекторами — устройство и принцип работы

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.

Читайте также:  Шторы на балкон, секреты выбора и особенности разных видов штор

Для нагрева воды используют несколько видов солнечных водонагревателей:

    По особенностям аккумулирующего элемента — гелиосистемы делят на:

      трубчатые (вакуумные);
  • 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).
  • 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.
  • 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.

    Коврик для нагрева воды от солнечной энергии

    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:

    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:

      Azuro Spiral — пирамидальные коллекторы, с общей абсорбирующей площадью 0,96 м²;
  • Azuro Shelter — гибкие гелиоколлекторы, с возможностью установки как прямого развернутого полотна, так и арки. Абсорбируемая площадь 1,84 м².
  • Читайте также:  Утепление потолка пенополистиролом изнутри

    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:

    Солнечные часы

    Настоящее время

    Большинство людей представляют себе солнечные часы как бесконечно устаревшую древнюю методику отсчёта времени. Ведь все уже привыкли к юлианскому исчислению, равномерности расчёта времени механизмами и электроникой. Спрашивается, зачем использовать солнечные часы в век высоких технологий?

    А дело всё в том, что благодаря Солнцу можно получить истинное время данной широты, а не усреднённый показатель. Ведь биоритмы всех живых существ работают по тысячелетним наработанным схемам, которым до директивного регулирования с зимними-летними переводами стрелок «и дела нет». Астрономические циклы играют здесь ключевую роль. Вращение Земли вокруг Солнца и вокруг собственной оси, лунный месяц (оборот луны вокруг оси нашей планеты) – наиболее важные из них. Когда-то человек жил в полной гармонии с природными ритмами, синхронизируя свои активности под солнечные циклы.

    Купить солнечные часы вы можете в интернет-магазине newidea-shop.ru входящем в группу проектов компании НОВАЯ ИДЕЯ.

    И вот появляется так называемая техносфера, перестраивающая уклад жизни людей. Мы более не любуемся великолепием звёздного неба, не считаем дни равноденствия и солнцестояния сакральными, как наши мудрые предки. И просыпаться стали по будильнику, а не по солнышку. Лишь единицы из нас приветствуют светило, в основном йоги (Сурья намаскур) и спортсмены.

    Данная статья осветит некоторые базовые вопросы по тематике солнечных часов.

    Что такое солнечные часы и как они работают?

    Солнечные часы – это астрономический измеритель склонения и азимута Солнца. Простейшие их разновидности состоят из указателя (гномона – по-древнегречески) и циферблата. Истинное время можно вычислять путём измерения длины и движения тени, отбрасываемой гномоном на поверхность циферблата.

    Зачем современным людям солнечные часы?

    Привлекательность солнечных часов в технократической современности нисколько не стала ниже. Установленные в городском парке или в другом месте, они делают его более красивым и как бы величественным. Наблюдать за течением естественного времени – довольно необычно и увлекательно, многим нравиться фотографироваться на фоне часов. А что же делает из такими особенными?

    Ландшафтный дизайн загородного участка приобретает совершенно особое очарование после установки солнечных часов. Они являются великолепнейшим памятным подарком для близкого человека или делового партнёра. В дизайне часов можно использовать интересную тематику: фамильные гербы, яркие запоминающиеся девизы, обращения, фирменные логотипы.

    Памятные даты

    После определённых расчётов вполне реально предвосхитить с высокой точностью показание времени, показываемого гномоном на циферблате. Поэтому мы можем спроектировать солнечные часы, отметив желаемую для вас дату – любую, на ваше усмотрение: Дни рождения, семейные юбилеи, дату основания фирмы и т.д.

    Изготовление солнечных часов

    Материалы для создания могут быть самыми различными. Перед разработкой солнечных часов следует учесть массу факторов: стилистика ландшафтного дизайна, архитектурные особенности здания, окружающую обстановку и, разумеется, предпочтения самого заказчика. Выбор делается также в зависимости от формы и размеров часов.

    В парках и приусадебных зонах обычно используется сталь, камень, бетон, дерево, при создании скульптур – нержавейка, бронза, латунь. Для маленьких подарочных и «корпоративных» солнечных часов – древесина благородных пород, мрамор, латунь.

    Где лучше купить и заказать солнечные часы?

    В компании «Новая Идея» есть энтузиасты гномоники. Это не наука о маленьких человечках-гномах: гномоника исследует солнечные часы. Для них проектирование и изготовление солнечных часов – огромная радость эстетического и креативного достижения. Создать для вас 100% эксклюзивные солнечные часы под заказ доставит сотрудникам огромное удовольствие.

    Доверять сложные расчёты и изготовление солнечных часов следует профессионалам, способным проанализировать место будущей установки и не ошибиться в вычислениях. Увы, многим продавцам совершенно неинтересно вникать в суть вопроса, поэтому они предлагают лишь сувенирные и декоративные солнечные часы. Эти изделия – просто имитация добросовестно сделанных. Они служат больше как элемент оформления интерьера или загородного приусадебного участка. Следует учесть и тот факт, что солнечные часы строго привязаны к определённой местности, где и будут использоваться.

    Разновидности солнечных часов

    Попытки ввести классификацию солнечных часов начались ещё в Древнем Риме. Известный тогда механик и архитектор Витрувий описал около трёх десятков их видов. В плане конструкции солнечных часов они различаются, во-первых, ориентировкой, а во-вторых, формой гномона и циферблата.

    Читайте также:  Советы по изготовлению регулятора частоты вращения электродвигателя

    Полярные часы с горизонтальным циферблатом

    Самыми распространенными солнечные часы на данный момент являются часы с полярным гномоном. В часах такого типа гномон располагается параллельно оси вращения земли и ориентирован в направлении полярной звезды. Угол наклона гномона φ равен широте места расположения солнечных часов, соответственно на полюсах гномон будет располагаться вертикально, а на экваторе горизонтально. Данные солнечные часы часто еще называют парковыми. Их можно расположить на любой ровной поверхности загородного участка или парка, не затененного деревьями или другими строениями.

    На сегодняшний день наиболее распространены солнечные часы с полярным гномоном (указателем). Он располагается параллельно оси вращения земли и ориентирован на Полярную звезду из созвездия Малой Медведицы, расположенную около Северного полюса. Угол наклона гномона равняется широте места расположения часов: вертикально – на полюсах, горизонтально – на экваторе. Солнечные часы этого вида также называют парковыми. Их удобно располагать на любой незатенённой ровной поверхности.

    Полярные с вертикальным циферблатом

    Такие часы в основном устанавливают на фасадах зданий. Сохранились великолепные памятки архитектуры со старинными солнечными часами. При сильной затенённости деревьями расположить их на фасаде – оптимальное решение. Лучше всего, когда фасад располагается строго на Юг. Если же здание отклоняется от сторон света, то следует провести дополнительные расчёты, чтобы учесть угол отклонения.

    Экваториальные солнечные часы

    Это полярные часы с полярным гномоном-осью, расположенным на циферблате, параллельно плоскости экватора. Циферблат разделён на 24 равных части. Тень, указывающая время, движется со скоростью 15 градусов в час. При правильном расположении (угол гномона = широта местности) эти часы будут универсальными.

    С учётом зимнего расположения Солнца (ниже плоскости экватора) показания времени зимой считывают в противоположную сторону, а временную шкалу противоположной стороны нумеруют против часовой стрелки.

    Солнечные часы с полярным гномоном и циферблатом

    Это полярные часы, в которых гномон и циферблат расположены параллельно оси вращения планеты. Конструкция имеет один недостаток – ограниченность диапазона показываемого времени (от 7 до 17 часов). Устраняется это за счёт изменения угла наклона циферблата (на восток или на запад), что позволяет расширить диапазон утреннего и вечернего времени. Гномоном может быть стержень и пластина, перпендикулярная плоскости циферблата. На пластину хорошо нанести какую-то фразу, рисунок или знак.

    Армиллярная сфера

    Подобная разновидность сочетает достоинства экваториальных и полярных солнечных часов, но при этом без их недостатков. Один и тот же циферблат круглогодично показывает время в широком диапазоне значений. Временная шкала расположена на полосе, лежащей в экваториальной плоскости, как в экваториальных часах. Армиллярные солнечные часы также могут выступать в роли календаря, демонстрируя склонение Солнца (обычно для моментов вхождения светила в определённое зодиакальное созвездие).

    Солнечные вертикальные часы, аналемматические

    Один из наиболее древних видов солнечных часов – это такие, в которых сам наблюдатель является гномоном. Пропорция роста человека к длине его ступней составляет приблизительно 1:6. По длине тени определяется угол расположения Солнца. При этом принимается в расчёт то, что тень отбрасывается в разных направлениях в разное время года, кроме полуденного времени, когда она падает строго на север. В роли циферблата выступает эллипс, лежащий в горизонтальной плоскости. В центре этого эллипса располагается разметка времён года. Гномон устанавливается в нужное время в нужном месте, позволяя определять истинное время. Каждый при желании имеет возможность определить время собственной тенью.

    Любопытно, что если в циферблат добавить полярный гномон, то при совмещении показаний двух гномонов ориентация часов сведётся к этому смещению.

    Солнечные часы с горизонтальным гномоном

    В этой разновидности различают два подвида – цилиндрические часы и гемицикл. Цилиндрические представляют собой вертикальный цилиндр-циферблат и горизонтально зафиксированный в верхней части гномон. Горизонтальный указатель-гномон зафиксирован на вращающейся подставке, поворачивающейся по оси цилиндра в положение текущего месяца. Тень ложится вертикально, указывая на временную разметку. Поскольку часы показывают время в зависимости от высоты Солнца, которая дважды в течение светового дня одинакова, то одними часами показывается и утреннее, и вечернее время.

    Гемицикл работает по принципу солнечных часов с полярным гномоном, указывая истинное время и склонение светила. Циферблат разбит на равные промежутки времени. Впервые гемициклы появились в Древней Греции, где гномоника достигла высокого уровня развития.

    Экваториальные солнечные часы

    Полярный гномон таких часов направлен параллельно оси вращения Земли. Подавляющее число современных солнечных часов относятся именно к этой группе. Полярный гномон может комбинироваться с циферблатами разного вида. Ниже рассматриваются наиболее распространенные типы часов с данным типом гномона.

    Экваториальные часы

    Экваториальные часы занимают особое место по ряду причин. Как видно из приведенного выше рисунка, они являются самой простой моделью вращения Земли вокруг своей оси. Свое название часы получили потому, что их циферблат располагается параллельно плоскости экватора Земли, а перпендикулярный к циферблату гномон параллелен оси вращения P”P. Это значит, что тень от гномона перемещается по циферблату с постоянной скоростью: 15° в час (или 1° за 4 минуты). Поэтому часовая разметка экваториальных часов сводится к делению окружности циферблата на 24 равные части. Такую задачу можно решить даже без транспортира – с помощью циркуля и линейки.

    Другой важной особенностью экваториальных часов является то, что они универсальны и при правильной установке могут использоваться в любом месте земного шара. Если пронумеровать часовые отметки от 0 до 23, то при установке экваториальных часов необходимо повернуть циферблат так, чтобы линия 6-18 часов лежала в горизонтальной плоскости, а 12-часовая линия лежала в плоскости меридиана. На рисунке эти часовые линии связаны с кардинальными направлениями, которые обозначены, как это традиционно сделано на розе ветров: N – север, S – юг, E – восток, W – запад. Чтобы гномон был направлен на Полярную звезду, его надо наклонить под углом φ в сторону севера. (Греческой буквой φ в гномонике традиционно обозначают широту места установки часов.) Поскольку в зимнее время Солнце располагается ниже плоскости экватора, то показания времени зимой приходится считывать с обратной стороны циферблата. Часовые отметки на обратной стороне циферблата нумеруются против часовой стрелки.

    Читайте также:  Устройство и изготовление своими руками теплового насоса воздух-вода

    Помимо универсальности экваториальные часы замечательны тем, что могут служить инструментом для разметки циферблата на любых поверхностях. Если гномон направить на Полярную звезду и на нем закрепить экваториальные часы, то с помощью нити можно точно перенести часовые линии на сколь угодно сложные и произвольно ориентированные поверхности. На рисунке изображено, как это делается. В современных условиях в качестве нити можно использовать лазерную указку, которая ориентируется по часовым линиям. При построении солнечных часов с помощью чертежей, а именно так поступали древние мастера, экваториальные часы лежат в основе всех построений.

    Экваториальные проекционные часы

    Принцип работы экваториальных часов можно использовать при расчете часов, которые в качестве циферблата имеют поверхность с вырезанными цифрами. Солнечный свет проецирует текущее время на специальную площадку, которая ориентиована вдоль оси вращения Земли. В таких часах обрамляющий площадку циферблат по сути становится гномоном. Известный итальянский гномоник Джон Оливарес Альфонсо (Joan Olivares Alfonso) среди прочих сделал несколько подобных проекционных часов, фотографии которых приведены здесь. Как видно на данных фотографиях, цифры часовых отметок могут вырезаться в разных конструкциях (чаще всего ее делают всеже полукруглой), обрамляющих проекционную площадку. На самой площадке проведена линия, соответствующая гномону обычных экваториальных часов, а вырезанные часовые отметки располагаются так, чтобы они лежали перпендикулярно часовым линиям воображаемого циферблата экваториальных часов.

    Полярные часы

    В полярных солнечных часах и гномон и плоскость циферблата параллельны оси вращения Земли. Так же, как и экваториальные, полярные часы универсальны, и разметка их циферблата не зависит от места установки. Чтобы они верно показывали истинное время, достаточно их расположить под правильным углом к горизонту (равным широте места φ). На рисунке полярные часы изображены с экваториальными часами на гномоне для того, чтобы был понятен чертеж, с помощью которого производится разметка циферблата.

    Очевидным недостатком полярных часов является ограничение на показания времени. Теоретически (при горизонтальном расположении циферблата), такие часы могут показывать солнечное время от 6 до 18 часов, хотя на практике размеры циферблата ограничивают диапазон показываемого времени до 7-17 часов. Путем поворота циферблата на угол α диапозон показаний может быть сдвинут в ту или иную сторону.

    Справа изображен чертеж, с помощью которого можно произвести часовую разметку любых полярных часов. Определяющим элементом является высота гномона над циферблатом GO. Именно это значение определяет положение часовых линий. Изменяя угол α, можно менять диапазон часовых показаний. Особый интерес представляют полярные часы, у которых плоскость циферблата повернута на 90°. Часто такие часы помещают на стены зданий, которые ориентированы строго на восток (или запад). Для расчета расстояний между часовыми линиями или нанесения промежуточных меток удобнее воспользоваться тригонометрическими формулами. Если G – высота гномона, H – расстояние часовой отметки от 12-часовой линии, а символом h обозначить время в градусах, то в общем виде формула выглядит так:

    1 pm: H = G sin(15°)
    2 pm: H = G sin(30°)
    11 am: H = G sin(-15°)
    10 am: H = G sin(-30°)
    .

    Используя данную формулу, можно легко расчитать и промежуточные отметки, например, чтобы определить расстояние от полуденной линии до 13:30, то величину h надо брать равной 15+7,5=22,5°.

    Армиллярная сфера

    Армиллярная сфера (или полусфера, как на рисунке) представляет собой комбинацию достоинств экваториальных и полярных часов. В тоже время такие часы лишены их недостатков: показывают время на одном и том же циферблате круглый год, а диапазон показаний может быть каким угодно.

    Часовые отметки располагают на полосе WME, которая лежит в плоскости экватора, аналогично экваториальным часам. На рисунке обозначены только 6, 12 и 18 часов. Другие отметки могут быть легко расчитаны исходя из того, что за 1 час Земля вращается на 15 градусов. Армиллярная сфера или полусфера могут показывать склонение Солнца, что эквивалентно функции календаря для обычных часов. Для этого в точке O располагают узел гномона, то есть некоторое утолщение, тень от которого будет отчетливо видна в полдень на полосе P”MP. Традиционно, склонение указывается для моментов вхождения Солнца в соответствующий знак Зодиака.

    Вертикальные и горизонтальные часы

    К этой категории принадлежит подавляющее число солнечных часов, поскольку традиционные места их размещения – это парковые лужайки и стены зданий. Как очевидно следует из рисунка, горизонтальные часы и вертикальные часы, ориентированные строго на юг, являются одинаковыми с точки зрения расчета часовых линий на циферблате. Именно такая комбинация вертикальных и горизонтальных часов хорошо подходит для карманных солнечных часов, выполненных в виде портсигара. Для таких переносных моделей на горизонтальной части часто размещают компас, по которому 12-часовую отметку направляют на север.

    Раз так, то достаточно привести способ расчета горизонтальных часов для произвольной широты. На картинке изображены горизонтальные солнечные часы с гномоном GO, направленным под углом φ в сторону севера. Нарисованный круглый циферблат с центром в точке G – это воображаемые экваториальные часы, которые помогают понять чертеж. На нем ABLK прямоугольный циферблат, на котором необходимо нарисовать часовые линии, для полярного гномона.

    Читайте также:  Станок для изготовления шлакоблока

    На чертеже, чтобы не нагромождать лишнего, изображены лишь линии для 12 (OM), 13, 14 и 15 часов. Точка O – место крепления гномона. Поскольку она лежит на линии AB, то показанным способом можно начертить отметки для каждого часа от 6 утра (AO) до 6 часов вечера (OB). Чтобы изобразить часовые линии за этими пределами, следует учитывать 12-часовую симметрию солнечных часов. Это значит, что часовая отметка для 5 часов утра будет продолжением 17-часовой линии от основания гномона, точки O.

    Горизонтальные (и вертикальные) солнечные часы не являются универсальными, поскольку при построении часовых линий используется широта места установки φ. Иногда в садово-парковых магазинах горизонтальные солнечные часы продаются в виде готовых изделий, сделанных для какой-то широты. Такие часы достаточно легко установить так, чтобы они правильно показывали время и в непредусмотренном месте. Например, если готовые горизонтальные часы сделаны для широты 45°, то в Симферополе их надо разместить горизонтально, в поселке Читинской области Балей дополнительно наклонить циферблат на 6°, поскольку широта там равна 51°. В Эквадоре на экваторе (чуть севернее Кито) циферблат надо наклонить на 45° так, чтобы гномон располагался горизонтально. На рисунке изображено, как с помощью специальной подставки вносится коррекция для данной широты. Общий принцип установки готовых горизонтальных солнечных часов заключается в том, что независимо от угла между гномоном и циферблатом, гномон надо направлять на Полярную звезду.

    Очень часто вертикальные солнечные часы размещают на стене зданий. И крайне редко стены зданий ориентированы точно по сторонам света. Обычно часы размещают на наиболее освещенной стене здания, чтобы диапазон показаний был максимальным. В англоязычной литературе солнечные часы на нестрого ориентированных стенах называются declined sundials, что можно перевести, как повернутые вертикальные часы. Поворот стены в гномонике считается относительно направления на юг. На рисунке изображена стена здания, повернутая на угол Δ к востоку. Гномон GDH, как и все полярные гномоны обладает тем свойством, что направляется на Полярную звезду. Это значит, что GH параллельно оси вращения Земли. При этом GD определяет важное направление, которое называется основание гномона. Фактически, это линия пересечения плоскости стены и перпендикулярной ей плоскости гномона GDH. Вторым важным фактом для расчета повернутых солнечных часов является угол HGD, который называется высотой гномона.

    Для определения основания гномона и его высоты графическим способом необходимо выполнить следующее:

    1. На линии AB необходимо нарисовать полуокружность с центром в точке G. GD перпендикулярно AB.
    2. Проведем GC под углом 90°-φ к GD. Из точки C проведем перпендикуляр к GDCH. В том случае если стена повернута к востоку (как в нашем случае) GC откладывается слева от GD. При повороте стены к западу GC откладывается справа.
    3. От GD отложим GJ под углом поворота стены Δ. На GJ отложим отрезок GK, равный CH. Из точки K проведем перпендикуляр к GDKL.
    4. От точки H отложим отрезок HM, равный LK. Соединяя точки G и M, мы получаем основание гномонаGN.
    5. Из точки K проведем KP параллельно GD. Из токчи M определим точку R, как расположенную на полуокружности и удаленную от M на расстояние KP. Данная операция позволяет определить высоту гномона, как угол RGN.

    Чтобы не запутаться уберем с чертежа все вспомогательные линии и оставим горизонтальную линию AB, точку крепления гномона G, линию основания гномона GN, линию высоты гномона GR и вертикальную полуденную линию GD.

    1. Выберем точку M на линии основания гномона GN. От ее выбора будет зависеть масштаб циферблата. Через точку M проведем перпендикулярную к GN линию ST, вдоль которой будут откладываться часовые отметки. Из точки M проведем перпендикуляр к GR в точку E.
    2. Из точки M радиусом ME отметим точку O, которая будет центром фиктивных экваториальных часов, которые используются для определения часовых отметок. Построим из точки O окружность произвольного радиуса. На рисунке он выбран равным OM.
    3. Полуденная часовая линия будет идти вдоль линии GP, которая пересекается с ST в точке 12 часов m. Проведем OM и от этого радиуса отложим через 15 градусов радиусы для построения других часовых отметок (11, 13 и т.д.).
    Определение поворота стены

    При расчете настенных солнечных часов встает практическая задача определения поворота стены по отношению к югу. Существует множество способов определения угла поворота и все они основаны на использовании формулы, которая связывает азимут Солнца (A) и истинное время в угловых единицах (HA):

    ctg(A)sin(HA) = tg(δ)cos(φ) – sin(φ)cos(HA)

    В этой формуле δ означает склонение Солнца в данный день года, а φ – широта места. HA считается от направления на юг положительным в сторону запада и отрицательным в сторону востока.

    Существуют два простейших способа применения этой формулы, которые однако потребуют времени и Солнца:

    1. Фиксируется момент времени, когда солнце окажется в плоскости стены (т.е. стена перестает освещаться) и точное гражданское время этого момента переводится в солнечное НА. Зная широту места φ и склонение солнца δ в день измерения, можно расчитать азимут солнца А по вышеприведенной формуле. Поворот стены считается, как A-90°.
    2. Перпендикулярно к стене устанавливается временный гномон длиной H, а к его основанию прикрепляется отвес. В истинный полдень измеряется растояние конца тени перпендикулярного гномона от линии отвеса L. Поворот стены α можно посчитать по формуле:

    Поскольку сейчас в Интернете можно посмотреть спутниковые карты, ориентированные строго на географический север, то при достаточном масштабе можно определить поворот стены здания по такой карте. Конечно, точность такого измерения будет невысокой, но обычно этого бывает вполне достаточно для простых настенных часов.

    Экваториальные солнечные часы

    Это самые простые в изготовлении и установке солнечные часы. Плоскость их циферблата лежит в плоскости небесного экватора (то есть расположена под углом (90° – f), где f – географическая широта). Таким образом, для их изготовления нам понадобятся: плоская поверхность (кадран), на которой мы будем размечать циферблат, и вертикальный указатель (гномон), тень которого будет показывать время. Еще необходимо знать точную географическую широту своей местности.

    В начале надо изготовить циферблат. Это может быст любой предмет с плоской поверхностью: камень, плита, доска, пластик. На нее необходимо нанести часовые деления. Размечать можно непосредственно на плоскости часов или сделать это на бумаге, а потом уже перенести на выбранную поверхность. Циферблат экваториальных солнечных часов представляет собой круг, разделенный на 24 равные сектора по 15° каждый (360° : 24 = 15°). Таким образом, каждый час нашего циферблата содержит 15°, а каждому градусу соответствуют 4мин часового времени. Это и вся разметка. В центре устанавливаем гномон – вертикальный указатель. Он должен располагаться строго перпендикулярно поверхности часов, от этого зависит их точность.

    Из чего изготовить гномон и как его прикрепить к часам – подскажет Ваша фантазия. В конце статьи дана ссылка на фотографии готовых часов, надеемся, она поможет Вам создать что-то интересное и необычное.

    Итак, часы готовы, теперь самое сложное – установка. Циферблат должен располагаться наклонно в сторону севера, а полуденная линия 24 – 12 должна соответствовать направлению юг – север. Так как мы рассматриваем сейчас летний вариант часов, а у нас вводится “летнее время”, то и время полдня мы сдвигаем и, соответственно, полуденная линия у нас сместится и будет летом соответствовать положению 1 – 13. В таком виде циферблат можно устанавливать, он уже достаточно точно будет показывать время.

    Но если Вы задались целью максимально точно определять время, то надо будет еще немного потрудиться над циферблатом. Сейчас он расчерчен, чтобы показывать среднее время для нашего часового пояса, а нам надо полуденную линию расположить так, чтобы она показывала истинный полдень в нашей местности. Для этого надо знать точно долготу нашего населенного пункта. Время истинного полдня можно определить по формуле:

    T = 12ч – L + n + 1ч

    где L – географическая долгота местности (выраженная в часах), n – номер часового пояса, 1ч – прибавляем один час летнего времени.

    Например, для Харькова долгота составляет 36°13′, часовой пояс n = 2ч. Как выше указывалось, 1° соответствует 4мин в часовом измерении, поэтому, долгота 36°13′ будет соответствовать примерно 2час25мин. Подставляя эти значения в формулу, получим время истинного полдня:

    T = 12ч – 2ч25м + 2ч + 1ч= 12ч35м

    Таким образом, в Харькове летом истинный полдень наступает в 12ч35м, а значит полуденная линия (выделена красным цветом) должна быть направлена именно на 12ч35мин. Чтобы было нагляднее, можно циферблат разграфить более точно, как на рисунке, или сделать двойную шкалу.

    Теперь необходимо циферблат расположить так, чтобы полуденная линия S-N располагалась точно по направления юг-север. Опять же, если особо точные настройки часов не нужны, то можем воспользоваться обычным компасом. Но стрелка даже сверхточного компаса показывает направление на магнитный полюс Земли, которое отличается от направления на север. Приведем несколько способов определения истинного направления север-юг:

    1. Направление на север можно определить ночью, наблюдая за Полярной звездой, такое определение направления на север даст ошибку не более 1-3 градусов.

    2. В момент истинного полдня тень от предметов показывает на север. Мы определили время истинного полдня в нашей местности, теперь прибавив или отняв, в зависимости от знака, значение уравнения времени из таблицы, мы получим время истинного полдня для каждого дня.

    3. Определить направление на север можно по тени от указателя (гномона). Установив указатель (G) отмечают утром направление тени, затем проводят окружность с центром возле указателя и радиусом равным длине тени. Вечером отмечают направление тени, которое будет равно утренней. Биссектриса угла между двумя направлениями тени покажет на север.

    После того, как выбрали направление на север, устанавливаем наш циферблат так, чтобы полуденная линия S – N совпадала с направлением юг-север. Плоскость часов должна быть установлена наклонно, угол наклона должен равняться 90° минус широта вашей местности. Например, Харьков расположен

    на широте ровно 50°, поэтому наклон плоскости часов к линии горизонта составит 90° – 50° = 40°.

    Теперь солнечные часы установлены правильно и смогут показывать нам точное время. Вот только работать такие наклонные часы будут в период с 22 марта по 22 сентября, когда солнце находится в нашем Северном полушарии. После осеннего равноденствия циферблат окажется в постоянной тени.

    Но если Вы хотите круглый год следить за солнечным временем, то Вам необходимо построить другие часы – с горизонтальным или вертикальным циферблатом. Рассчитать их, конечно, сложнее, но в наших статьях раздела “Интересно знать” мы подробно рассказываем об этом.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: