Водосток и солнечный коллектор из пластиковых бутылок. Солнечный коллектор своими руками — как собрать гелиоколлектор Солнечная батарея из пластиковых бутылок своими руками
О солнечных водонагревателях (солнечных водяных коллекторах) вообще…
Подавляющее большинство дачников хотело бы иметь на даче душ с солнечным подогревом воды. Но дальше примитивной бочки, установленной на крышу душевой кабинки дело обычно не идет. 99% не догадываются соорудить вокруг этой бочки даже простейший каркас и обтянуть его полиэтиленовой пленкой (что повысило бы использование солнечной энергии раза в 2, как минимум! Попробуйте войти в закрытую пленочную теплицу в солнечный день!). Наиболее продвинутые вставляют в эту бочку ТЭН (термоэлектрический нагреватель) и усердно греют им атмосферу.
Между тем, наверное каждый школьник знает, что на каждый квадратный метр поверхности перпендикулярный солнечным лучам, падает 600-1000 Ватт энергии в час! Ну просто грех ее не использовать в летнее время! Когда особенно приятно после жаркого дня принять душ перед сном, да и в течении дня освежиться не помешает. Но ведь не ледяной же водой из скважины или колодца.
Те, кто был в Греции или Италии, наверняка обратили внимание, что практически на каждом доме стоит гелиоколлектор-водонагреватель. Хотя устроены они в принципе, достаточно просто, в их работе есть много нюансов. Например – постоянный подпор воды, термоизоляция накопительного бака, организация циркуляции воды между баком и собственно коллектором и т.д.
Но самостоятельное изготовления подобных систем чрезвычайно и трудоемко, и дорого, и вобщем, при дилетантском подходе сулит больше хлопот, чем выгоды.
В самом деле, надо сделать герметичный коллектор, организовать циркуляцию воды и ее регулярное пополнение, избежать перемешивание уже нагретой воды со свежей холодной. А на зиму все это дело сливать (у нас тут не Греция с +12 в январе). И чего ради? Толи дело родная железная бочка! Налил – нагрелась, слил на зиму – нет проблем. Ну и что, что работает она всего 10-15 раз в г.. Зато без хлопот.
Вот все эти проблемы и удерживают дачников от создания нормального и эффективного солнечного коллектора водонагревателя.
Но мне кажется, что при использовании пластиковых бутылок многие проблемы решаются. Остаются все «прелести» простоты примитивного «бочкового» солнечного водонагревателя и добавляются преимущества настоящего коллектора, с циркуляцией воды. И эти преимущества станут очевидны по ходу описание водонагревателя.
Солнечный водонагреватель коллектор из пластиковых бутылок.
Что такое пластиковая ПЭТ бутылка, вам объяснять не надо. Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные из под газированной питьевой воды. Хотя не знаю, с темными бутылками я не экспериментировал.
Если в такую бутылку налить воды и поставить на солнце, вода в ней довольно быстро нагреется. Но бутылка имеет весьма ограниченный объем! 2-2,5 литра максимум. А что бы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50-60, лучше больше 100.
Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Что бы холодная вода могла в них втекать, а теплая – вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии. Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т.е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!
Вначале я хотел организовать проточность бутылки через создание специальной пробки. Например с соосными трубками. В одну втекает, в другую вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нормального классического солнечного коллектора. Поэтому я решил пойти другим путем – соединением бутылок и созданием из них своеобразной прозразной трубы, которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.
Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, я подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло – кольцевая пилка для сверления отверстий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70-100 руб). При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручивается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным сверлом 6-8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т.к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив – пупырышек. Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, что бы сверло не рыскало.
Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось, не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на применение силиконовых герметиков. Тщательно обезжирив поверхности ацетоном, я намазал резьбу бутылки и ввинтил ее в донышко. А потом обильно замазал стык герметиком и снаружи. Для надежности оставил бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3-4 мм/сутки, как сказано в инструкции).
Поскольку я всего лишь собирался отработать технологию и провести опыт, я ограничился последовательным соединением всего 3 бутылок.
Герметичность стыков получилась абсолютная! На фото бутылки с водой лежат на картоне и как видите, никаких потеков воды! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ – ножом не отковырнешь!
За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода великолепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора – водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки ок. 35 см). Т.е. площадь коллектора составила 0,1 килоВ. метр, а емкость ок. 6 литров. Нетрудно подсчитать, что на 1 килоВ. метре уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по киловатту энергии! Да эту воду не то что нагреть – вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40-45 градусов можно 2-3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.
Теперь собственно о проекте водонагревателя.
Например, мы делаем 10-20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5-6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому мы соединим наши модули параллельно! И будем использовать из в режиме бочки: налил – нагрел – использовал (или слил в термоизолированный накопитель).
Что бы подключить все наши модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, например, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле. Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность, просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввинтить модуль в пробку.
Модули, разумеется должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верхней бутылке модуля необходимо просверлить небольшое отверстие, 2-3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например от насоса или водонапорного бака, на рисунке Вент.2). А другой вентиль будет разборный, через него будет сливаться теплая вода (на рисунке Вент. 1).
Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим образом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сообщающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый.
Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2 и водонагреватель начинает свою работу.
Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1 и нагревшаяся вода начинает стекать из разборной трубы.
Вот собственно и все. Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.
Немного о конструкции.
Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика желательно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэтилен («пеноплекс»). Верх ящика затянуть полиэтиленовой пленкой или стеклом, что бы ветер не охлаждал бутылки.
Угол наклона – минимальный, градусов 10-20-30, не более. Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отношению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются. Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад давления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок. Хотя я при испытаниях ставил свой 3-х бутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,1 атм., при работе я бы рисковать не стал.
Размер всего водонагревателя – на вкус создателя. Для 200 литров потребуется ок. 110 бутылок, которые займут площадь ок. 3 килоВ.метров. Правда и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!
Можно использовать нагреватель в режиме «налил – вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды.
Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на солнце).
Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость) однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги. Ну труба, пара вентилей и 2-3 тюбика силиконового герметика по 45-50 руб/шт. А бутылки из под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и знакомых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок и сможете сделать себе очень достойный и производительный солнечный водонагреватель. Итого: 300-500 рублей максимум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!
Константин Тимошенко, www.delaysam.ru
Приятно, что рубрика журнала Homius «Истории» становится всё популярнее и некоторые авторы даже присылают продолжение своих статей и обзоров. Сегодня именно такой случай. В редакцию пришло ещё одно письмо от Владимира Алексеева из города Клин Московской области, уже знакомого нам по обзору способов использования . В этот раз Владимир решил продолжить тему и рассказать ещё о нескольких полезных вариантах.
В прошлом своём обзоре я сообщил о нескольких способах использования пластиковых бутылок для бытовых нужд. И вот, не удержался, решил продолжить тему. Ведь вариантов, как с пользой применить подобный материал, масса. Сегодня попробую описать наиболее интересные способы, которые помогут дачнику в его нелёгком труде. А начать бы хотелось с изготовления водосточной трубы, которую можно превратить в солнечный коллектор для летнего душа.
Вариант водосточной трубы, когда одна вставляется в другую почти до половины, известен всем. Сделать его несложно. Одна проблема – такой способ требует наличия приличного количества материала, а отходов в виде отрезанных донышек получается много. Как оказалось, есть менее затратный метод.
Для его осуществления понадобится:
- сверло диаметром 8 мм;
- перо шириной 12 мм;
- дрель или шуруповёрт.
Объём бутылки может быть любым, а вот горлышко обязательно должно быть узким. Для широкого потребуется другое перо.
Подготовка пластиковых бутылок к соединению
Сначала в дне бутылки, ровно по центру, нужно просверлить отверстие, диаметром 8 мм. Для того чтобы постоянно не менять местами сверло и перо, лучше сразу определиться с количеством бутылок, которое потребуется для получения нужной длины водостока.
Далее, в ход идёт перо. Здесь не следует сильно давить при сверлении. Лучше потратить немного больше времени, но при этом получить аккуратное ровное отверстие. По сути, для обычного водостока выполненной работы будет достаточно. Остаётся лишь ввернуть горлышко одной бутылки в отверстие, просверленное в дне другой. Ведь особая герметичность при изготовлении подобной водосточной трубы не нужна. Но такая конструкция может использоваться и в иных целях. На даче особенно востребован летний душ. Дальше речь пойдёт именно о нём.
В продолжение темы: солнечный коллектор для нагрева проточной воды
Представьте, что несколько рядов, собранных из тёмных бутылок описанным образом, разложены параллельно друг другу на крыше сарая, а на небольшом возвышении расположена ёмкость с водой. От нижней бутылки одного ряда проходит шланг, соединённый с донышком соседней линии. Получаем некоторое подобие змейки. То, что ёмкость расположена выше, обеспечивает необходимый напор. Получается, пока вода, прежде чем попасть в кран душа, пройдёт через несколько рядов тёмных бутылок и основательно прогреется. Сейчас расскажу, как сделать герметичную магистраль, способную выдержать небольшое давление.
Делаем герметичное соединение: что для этого нужно
Для того, чтобы соединение было не только герметичным, но и прочным (ведь давление воды будет пусть и не сильным, но достаточным), нужно подготовить некоторый инструмент. Для работы потребуется плашка для нарезки М27 (её также называют «леркой») и трубный метчик ¾″ (дюйма). Ещё один необходимый инструмент – клеевой термопистолет, который поможет герметизировать соединения.
Новая резьба на горлышке бутылки, поверх старой
Горлышко каждой бутылки необходимо прогнать леркой до ограничителя. Плашкодержатель здесь ни к чему, пластик очень мягок и легко поддаётся обработке. Но следует быть аккуратным, чтобы лерка заходила на горлышко ровно. В противном случае, при укладке коллектора на крыше, искривление может привести к появлению трещины в месте соединения, а значит, и протечке воды.
Внутренняя нарезка в донышке пластиковой бутылки
Теперь необходимо выполнить внутреннюю резьбу в донышке бутылки, куда будет вворачиваться горлышко. Для этого используем трубный метчик ¾ дюйма. Очень важно, чтобы шаг резьбы у плашки и метчика совпадал. Иначе ничего путного из нашей затеи не выйдет.
При этой нарезке метчикодержатель также не требуется. Для начала берём метчик в одну руку, а второй придерживаем пластиковую бутылку за бок, как можно ближе к донышку, где её плотность больше. Не торопясь проворачиваем метчик по часовой стрелке. Пластик очень мягок, поэтому выворачивать метчик после каждого 1-2 оборотов (как в случае с металлом) нет необходимости. В среднем, на одну бутылку уходит не более минуты. Количество пластиковых бутылок может быть различным, в зависимости от параметров крыши, на которой будет располагаться коллектор. Также стоит отметить, что чем длиннее получится магистраль из пластиковых бутылок, тем сильнее и быстрее будет нагреваться вода в солнечную погоду.
Сборка магистрали солнечного коллектора из пластиковых бутылок
После того, как внутренняя и наружная резьба на всех бутылках будет готова, можно приступить к сборке солнечного коллектора. Здесь всё не сложнее детского конструктора. Просто вкручиваем горлышко одной бутылки в донышко другой.
Рассчитав по длине, какое количество пластиковых заготовок необходимо, собираем несколько полос, раскладывая их параллельно на земле. Таким образом, можно определиться и с шириной будущего коллектора. Располагаться на крыше магистрали будут также в определённом порядке. Вода из ёмкости должна подаваться в отверстие на донышке первой линии. Вторая линия будет расположена в обратном направлении. Получается, что поток воды должен всегда быть направлен от донышка к горлышку. Количество линий имеет значение только для владельца, никакого влияния на напор воды оно не оказывает.
Многие могут спросить, почему необходимо соблюдать направление бутылок. Здесь главная проблема в попадании различного мусора, веток, листьев в резервуар за время дачного простоя (осень-весна). Если бутылки будут расположены наоборот, и вода вместе с мусором пойдёт от горла к донышку, отверстие попросту забьётся, и промыть магистраль станет довольно проблематично. В нашем же случае, достаточно наполнить и слить одну ёмкость в начале дачного сезона, чтобы избавиться от мусора полностью.
Теперь отрезаем несколько кусков садового шланга и соединяем полосы в единую магистраль. Хотя эту работу можно выполнить уже на крыше, как говорится «по месту». Пора приступать к герметизации соединений. Термоклей отлично подходит для этого. Каждое соединение тщательно промазываем расплавленным полиэтиленом, уделяя особое внимание местам стыковки шланга с пластиковой бутылкой. После того, как процедура будет завершена, а клей застынет, можно будет даже поставить каждую линию под наклоном от земли до крыши – перегибов не будет. Такая конструкция довольно прочна и выстоит не менее 4-5 сезонов (судя по тому, как ведёт себя термоклей при перепадах температур).
Для того чтобы солнечный коллектор из пластиковых бутылок прослужил дольше, не стоит по осени оставлять закрытым вентиль, иначе оставшаяся внутри магистрали вода замёрзнет и попросту раздавит стенки. А вот при открытом кране она вытечет. Пусть не вся, но то, что останется, уже не сможет причинить вреда конструкции. И, приехав в следующий сезон, дачник будет уверенным, что без душа он точно не останется.
Хорошие владельцы частных домов в сегда находятся в поиске возможностей сэкономить на подогреве воды и на отоплении. Особенно актуально это становится в последнее время, когда цены на коммунальные услуги имеют стойкую тенденцию к росту чуть не каждый квартал . На помощь приходит сама природа с ее неистощимым источником энергии – солнечным излучением. Применяя на практике законы физики, народные умельцы находят интересные способы экономии, разрабатывая и собирая солнечные коллекторы, который под силу сделать, наверное, любому домовладельцу самостоятельно — стоит только приложить немного сил и умения.
Солнечный коллектор своими руками может быть изготовлен множественными способами и из самых различных материалов, порой даже из тех, которые попросту «валяются под ногами».Их конструируют из обычных старых пивных банок, пластиковых бутылок, шлангов или труб, с применением стекла, панелей поликарбоната и других материалов.
Некоторые из способов изготовления коллекторов будут рассмотрены ниже, но сначала стоит изучить схемы подключения – они, как правило, является примерно общими для любых солнечных систем нагрева воды.
Схемы подключения солнечного водяного коллектора
Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того , из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен . Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.
«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора
Эта несложная схема подключения солнечного коллектора применима как для подогрева воды для , так и для домашних нужд. Если горячая вода нужна на улице в летней постройке, то бак для нее устанавливается тоже на воздухе. В том случае, когда горячее водоснабжение разводится по дому, и аккумулирующий бак устанавливается там же.
«Летний» вариант подключения коллектора
Эта схема обычно предусматривает естественную циркуляцию воды, и в таком случае батарея-коллектор устанавливается ниже на 800 ÷ 1000 мм уровня емкости , куда будет поступать горячая вода – это должно обеспечиться разностью в плотности холодной и нагретой жидкости. Для соединения коллектора с баком используются трубы диаметром не меньше, чем ¾ дюйма. Для сохранения воды в аккумулирующей емкости в горячем состоянии, которого она достигнет от нагрева дневным солнцем, стенки необходимо хорошенько утеплить, например, минеральной ватой толщиной в 100 мм и полиэтиленом (если над бойлером не будет устроена крыша). Но все же лучше предусмотреть для емкости стационарное укрытие, так как если утеплитель промокнет от дождя, то он существенно снизит свои термоизоляционные свойства.
Естественная циркуляция не слишком хороша для использования в системе с солнечным коллектором, так как создается слабая инертность движения воды в контуре. А если батарея и бак находятся достаточно далеко друг от друга, то вода, пройдя этот путь, будет постепенно остывать. Поэтому , для увеличения эффективности, часто устанавливается циркуляционный . Этот вариант пр игоден для согрева воды только лишь в теплую половину года, а на зиму воду из системы придется обязательно слить, иначе, замерзая, она запросто разорве т т рубы.
«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды
Если планируется использовать солнечный коллектор круглогодично, то чтобы в сильные холода в трубах вода не замерзала, в контур вместо нее заливается специальный – антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Схема принимает совсем иной вид — устанавливается бойлер косвенного нагрева. В этом случае нагретый в солнечном коллекторе антифриз будет проходить через з меевик-теплообменник бойлера, согревая воду, находящуюся в баке.
В эту систему обязательно встраивается и «группа безопасности» — автоматический воздухоотводчик , манометр и предохранительный клапан , рассчитанный на нужное давление. Для постоянного движения теплоносителя обычно используется циркуляционный насос.
Вариант отопления от солнечного коллектора
При использовании солнечной тепловой энергии для отопления дома применяется также бойлер косвенного нагрева, подключенный к коллектору, а также для дополнительного подогрева теплоносителя – , работающий на твердом топливе или газе. В осенние или весенние дни, когда солнце способно нагреть теплоноситель до нужной температуры, котел можно попросту отключать.
Солнечный коллектор — хорошее подспорье и для отопления дома
Если зимы в регионе очень холодные, то не стоит ожидать от коллектора большой эффективности, так как в этот период мало солнечных дней, а само светило находится низко к горизонту. Поэтому дополнительный подогрев теплоносителя и горячей воды просто необходим. Единственно, чем поможет солнечная батарея сэкономить на топливе — это то , что в котел будет поступать не холодная , а уже несколько подогретая вода, а значит для доведения ее до нужной температуры потребуется меньше сжигать газа или дров.
Нужно знать и то, что чем больше по площади сделать солнечный тепловой коллектор, тем больше энергии он в состоянии будет вобрать. Поэтому, чтобы подобная система смогла выработать достаточно тепла для отопления дома, размер площади коллектора необходимо довести до 40÷45% от общей площади дома.
Вариант горячего водоснабжения и отопления от солнечного коллектора
Чтобы задействовать солнечный коллектор и для отопления, и для горячего водоснабжения, необходимо объединить в системе оба предыдущих варианта, и использовать для воды специальный бойлер с дополнительной емкостью , имеющей змеевик, через который циркулирует нагретый солнечной батареей теплоноситель. Благодаря тому, что внутренний бак намного меньше основного, вода в нем нагревается от змеевика гораздо быстрее и отдает тепло в общую емкость .
Коллектор может быть включен в общую систему «отопление — горячее водоснабжение»
Кроме этого, бойлер должен быть подключен к дополнительному источнику нагрева — это может быть или электрический котел, или же теплогенератор на твердом топливе.
Нестабильность температуры, которую создает солнечная батарея, может способствовать перегреву теплоносителя или, наоборот, слишком быстрому его охлаждению в контурах отопления и водоснабжения. Чтобы этого не произошло, вся система должна управляться автоматикой. В разводку устанавливается контролер температуры, который может или перенаправлять потоки теплоносителя, или включать или выключать циркуляционные насосы, или производить иные управляющие операции.
В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.
Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.
Цены на солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы
Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы
Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.
На крыше — целая батарея из солнечных коллекторов
Такой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.
«Улитка» — теплообменник
Такую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.
Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.
В некоторых случаях , создавая всю систему , можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.
Если у кого-то остались сомнения в эффективности такого подогрева воды, рекомендуем посмотреть видеоролик, в котором показано испытание коллектора из шлангов:
Видео: эффективность несложного солнечного коллектора
Материалы для изготовления
Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.
- Резиновый шланг или гибкая пластиковая труба черного цвета, имеющая диаметр 20 ÷25 мм – это по сути главный элемент системы, в котором при циркуляции воды будет происходить теплообмен. Количество шланга будет зависеть от величины солнечной батареи — это может быть и 100, и 1000 метров. Черный цвет шланга предпочтителен тем, что он больше, чем все остальные оттенки, поглощает тепло.
Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым , даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.
Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема , то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.
Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.
В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.
- Если скат крыши, на которой будет устанавливаться коллекторная батарея, крутой, то для спиралей из шланга изготавливаются специальные короба — из брусков, фанеры или металлического листа. Для этого потребуется бруски 40×40 или 40×50 мм, фанера толщиной в 6 мм, или же металлический лист в 1,5– 2 мм.
Заготовки будущего модуля обрабатывается (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей.
Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.
- Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
- Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.
Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.
Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.
Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.
- Необходимо будет подготовить и соединительные элементы для шланга или труб. Разновидностей подобных фитингов — достаточно много, но нужно выбрать именно те, которые предназначены для выбранного для изготовления коллектора материала.
Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей.
Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.
- Для объединения всех модулей в единую батарею потребуются два коллектора - отрезка металлической трубы. Через один из них, закрепленный внизу батареи, в теплообменники будет поступать холодная вода, а во втором, закрепленным сверху, будет собираться согретая.
Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.
Монтаж батареи
Заготовив в се необходимое, можно приступать к работе.
- Для начала нужно обработать антисептическим средством все деревянные части будущей конструкции.
- Далее, если дно модулей будет изготовлено из металлического листа, его нужно покрыть антикоррозийным составом. Обычно для этого применяется мастика, предназначенная для покрытия днищ автомобилей.
Известный всем автомобилистам «антикор» — то, что нужно
- После просыхания составов на подготовленных элементах, из них собираются одиночные или общие модули.
- Затем в них укладываются шланги, для чего закрепляются держатели.
- Для свободного прохождения труб через бортики модулей для них просверливаются отверстия — в верхней его части и нижней. Соответственно, в нижнее отверстие выводится труба входа холодной воды, а в верхнее – выхода подогретой.
- Если монтируется несколько модулей по вертикали, или же один общий, в который укладывается несколько «улиток» трубы также , один над другим, то нижний конец каждой из спиралей соединяется с верхним выходом нижележащей – и по такому последовательному принципу коммутируется весь «столбец». Самый нижний конец соединяется с общим металлическим коллектором, через который будет поступать холодная вода. Таким же образом монтируются и все соседние вертикальные ряды – с общим подключение к подающему коллектору.
- Соответственно, верхние концы шлангов самого верхнего горизонтального ряда модулей соединяются с металлической трубой-коллектором, по которой осуществляется отвод горячей воды на потребление.
- Спиралевидный контур коллектора может монтироваться и на металлический лист, установленный не на крыше, а около дома, с южной его стороны, или около бассейна, если он требует подогрева. В этом случае металлическое основание будет способствовать более быстрому нагреву воды и сохранению тепла в трубах, так как имеет хорошую теплопроводность и теплоемкость .
- Еще одним вариантом теплового солнечного коллектора может быть укладка контура на плоскости крыши в специальных коробах длинными параллельными рядами по всей длине кровли.
Цены на трубы из сшитого полиэтилена
Трубы из сшитого полиэтилена
Видео: простой солнечный коллектор с линейным расположением труб
Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок
На рисунке показан солнечный коллектор из шлангов (труб), эффективность действия которого значительно увеличена за счет использования обычных пластиковых бутылок. В чем тут «фишка»? А их сразу несколько:
Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематично
- Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
- Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
- Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
- Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.
Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:
1 – Резиновый шлаг, металлические или пластиковые трубы черного цвета – в качестве теплообменника.
2 – Пластиковые бутылки, которые станут кожухом вокруг труб контура.
3 — В бутылки, в их половину, которая будет прилегать к основанию, может быть вложена фольга или иной отражающий материал. Отражающая часть должна смотреть в сторону солнца.
4 – Подставку будет совсем несложно смонтировать из бруска или металлической трубы.
5 — Накопительный бак для нагретой воды, который должен быть связан с точкой забора — кран, душ и т.д .
6 — Емкость для холодной воды, которую можно связать с системой водоснабжения.
Монтаж солнечного коллектора
Сборка варианта, показанного на верхней схеме, производится следующим образом:
- Для начала из металлической трубы или бруска монтируется подставка. Если она изготавливается из дерева, то оно должно быть покрыто антисептическим составом, если же из металла, то его необходимо обработать антикоррозийным средством. Нужно просчитать длину так, чтобы между двумя стойками устанавливалось ровное число бутылок.
- На стойки, на расстоянии ширины бутылок, закрепляются горизонтальные планки, на которых можно будет сделать дополнительное закрепление для змеевика. Кроме этого, они предадут каркасу дополнительную жесткость .
- Далее, подготавливается нужное количество пластиковых бутылок — с них срезается донная часть таким образом, чтобы одна бутылка стороной горлышка плотно встала в получившееся отверстие.
- Берется шланг (труба) необходимой длины , которой будет достаточно для укладки контура-змеевика на уже готовом каркасе-подставке.
Отступив от края шланга 100 ÷ 150 мм, делают отметку места его закрепления. Затем через этот край на трубу надевается необходимое количество подготовленных бутылок, которого будет достаточно, чтобы полностью закрыть участок до противоположной стойки. Бутылки устанавливаются плотно одна к другой, таким образом, чтобы горлышко второй входило в отверстие, вырезанное в дне предыдущей.
- Когда участок трубы для укладки верхнего участка змеевика будет полностью закрыт коробом из бутылок, ее край закрепляется сверху на левой стойке каркаса. Для крепления можно использовать клипсы-держатели для пластиковых труб с защелкой , нужного размера.
- Если есть необходимость положение бутылок корректируется, так, чтобы фольгированная их половина оказалась снизу, у каркаса коллектора.
- Затем трубе придается плавный поворот, и она снова защелкивается на клипсу .
- Следующим этапом на трубу снова надеваются бутылки, и она закрепляется уже на левой стойке. Такую последователь соблюдают и дальше, пока вся рама не будет заполнена змеевиком коллектора.
- Теперь осталось только «запаковать» фитинги, через которые будет осуществлена врезка получившегося коллектора к подаче холодной воды и к накопительной емкости горячей.
Вот что может получиться в итоге — проще не придумаешь!
Такой коллектор, как видно, абсолютно не сложен в изготовлении, но зато может стать хорошим «помощником» в частном доме, взяв на себя функции подогрева воды.
Кстати, солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды, но и для подачи в помещения нагретого воздуха. Например, как изготовить самостоятельно , можно узнать, если перейти по ссылке на специальную публикацию нашего портала.
Видео — сборка солнечной электростанции своими руками
Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.
Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.
Из чего можно сделать гелиосистему
Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:- корпус;
- абсорбер;
- теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;
- отражатели для фокусировки солнечных лучей.
- Абсорбция тепла - солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.
- Теплопередача - абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом.
- ГВС
- используется два принципа подогрева горячей воды:
- Прямой нагрев - горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
- Второй вариант
- обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.
Теплоноситель разогревает змеевик, посредством чего и передает тепло воде, находящейся в емкости. При открытии крана нагретая вода из теплоаккумулирующей ёмкости поступает к точке водоразбора. Особенность гелиосистемы с косвенным нагревом в способности работать в течение всего года.
Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:
- поликарбоната;
- вакуумных трубок;
- ПЭТ бутылок;
- пивных банок;
- радиатора холодильника;
- медных трубок;
- ПНД и ПВХ труб.
Коллектор из поликарбоната
Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:
- две штанги с нарезанной резьбой;
- пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
- пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
- 2 заглушки.
Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.
Коллектор из вакуумных трубок
В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.
Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.
Гелиосистема из пластиковых бутылок
Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:- 12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;
- 8 Т-образных переходников;
- 2 колена;
- рулон тефлоновой пленки;
- 2 шаровых крана.
В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.
Коллектор из алюминиевых пивных банок
Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.
Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:
- банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;
- теплообменник - используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;
- клей для склеивания банок между собой;
- селективная краска.
Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.
Гелиосистема из холодильника
Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.
Коллектор из медных трубок
Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:- трубы диаметром 1 1/4", используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;
- трубы на 1/4", используемые в системах кондиционирования;
- газовая горелка;
- припой и флюс.
Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов
При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.Из металлопластиковой трубы гелиосистемы не делают из-за резиновых уплотнителей фитингов, не выдерживающих сильного нагрева. При интенсивном солнечном излучении нагрев в коллекторе достигает 300°С. При перегреве уплотнительные прокладки обязательно дадут течь.
Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.
Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:
- Солнечный коллектор из ПНД трубы - для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.
- Солнечный коллектор из ПВХ труб - популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.
Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:
Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.
Как сделать селективное покрытие
Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:
- Самодельное селективное покрытие коллектора - используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
- Специальные абсорбирующие покрытия - можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.
Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.
Самодельная или заводская гелиосистема - что лучше
Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой - то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.
Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.
Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.
Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя
C
олнечный коллектор из ПЭТ-бутылок
Константин тимошенко
Источник: delaysam.ru
Еще года два назад я экспериментировал с ПЭТ-бутылками на предмет изготовления из них солнечного водонагревателя - коллектора, который бы в дачный сезон снабжал бы мою семью горячей водой и для помывки и для хозяйственных нужд. И вот наконец в этом году дошли до него руки.
Скопив за зиму достаточно много ПЭТ бутылок из под питьевой воды, я решил сделать из них солнечный коллектор - водонагреватель. Купил так же трубу из полипропилена диаметром 50 мм, пару пробок - заглушек и приступил к работе. На длине трубы умещалось 20 ПЭТ-бутылок по 2 литра каждая. Таким образом объем солнечного коллектора должен был составить около 40 литров воды. Объем вполне достаточный для суточных нужд в части мытья посуды и помывки.
Высверлив в трубе нужное количество отверстий под бутылки, я столкнулся с проблемой герметизации стыка бутылки и полипропиленовой трубы. Силиконовый и акриловый герметики наотрез отказывались к ней прилипать и отлетали как листья от капустного кочана. Вроде плотно держаться, а чуть надавил - отходит целиком. Выход нашелся в использовании термоклея. Но и тут не обошлось без сюрпризов. Клей вроде хорошо приставал, но тоже, отслаивался пластами. Пришлось взять паяльник, и тщательно втереть (вплавить) клей в полипропилен по периметру отверстия. Тоже пришлось сделать и с бутылками. Клей пришлось вплавить в их горловину. После этого удалось достаточно прочно и надежно вклеить бутылки в трубу.
В одной с торцевых пробок я врезал штуцер для подсоединения к водопроводу. Водонагреватель предполагался накопительный. Т.е. с открытием крана он наполнялся водой (40 литров), вода нагревалась и сливалась в термос-накопитель. Бутылки должны были располагаться под углом примерно 20−30 градусов, горлышком вниз. Что бы воздух в бутылках не мешал заполнению их водой, в самой верхней части всех бутылок было проделано небольшое отверстие (2−3 мм).
Для того, что бы коллектор не «разъезжался» под тяжестью заполнявшей его воды, был сделан ящик из доски шириной 150 мм. На дно ящика был уложен слой пенополистирола в 50 мм и покрыт сверху бытовой фольгой. Это сделано для термоизоляции ПЭТ-бутылок и для повышения эффективности работы солнечного коллектора.
Итак, вся система была уложена в ящик и подключена к системе водопровода. Бутылки я покрыл черной матовой краской из баллончика, помня о своих экспериментах с ПЭТ-бутылками для нагрева воды (Солнечный проточно-накопительный водонагреватель читайте ниже) . После заполнения солнечного коллектора водой я вставил в одну и бутылок датчик от электронного термометра, что бы следить за температурой воды и воздуха.
Сам корпус солнечного коллектора был ориентирован на восток (увы, крыша уже была готова...). Но поскольку ее наклон достаточно маленький (примерно всего 20−25 градусов), потери эффективности должны были быть небольшие. Фактически можно было считать, что коллектор расположен практически горизонтально.
Первый день работы коллектора выдался с «переменной облачностью». Но солнца было достаточно много и вода нагрелась по 48−50 градусов к 14 часам. Корпус коллектора не был ничем закрыт и поскольку дул ветер средней силы, я понимал, что бутылки как нагреваются от солнца, так и охлаждаются ветром. Да и 50 градусов для горячей воды - не так много. Помыться, посуду помыть - нормально. Но без «запаса», Даже слитая в термос такая вода быстро остынет даже на следующий день.
Поэтому я решил сделать ветрозащиту бутылок с помощью нескольких кусков стекла, лежавшего у меня с незапамятных времен. Приклеил стекло на несколько точек силиконовым герметиком, но оставил микрощели для проветривания на случай его запотевания.
День выдался не ясный, а тоже с переменной облачностью. Но воздух был прозрачный, почти без дымки. Поэтому солнце светило ярко, хотя и не «на 100%». С установкой стекол нагрев начал происходить гораздо интенсивнее, чем без них... Температура в 50 градусов (исходная температура воды около 15 градусов) была достигнута примерно к часу дня и далее продолжала повышаться, хотя солнце перевалило через «перпендикуляр» к плоскости солнечного коллектора.
Примерно в 16 часов «случилось страшное». При достижении температуры воды в 65 градусов (о чем я и не мечтал) коллектор просто начал разрушаться! Термоклей размягчился настолько, что перестал выдерживать даже минимальное давление воды и места соединения ПЭТ-бутылок и полипропиленовой трубы стали «плакать». Но это еще полбеды. Стали коробиться сами ПЭТ-бутылки! Понятно, что температура их «корпуса» превысила предельную для ПЭТ и была больше, чем температура воды. Я знал, что ПЭТ коробится при высокой температуре, но не ожидал что эта температура будет достигнута в примитивном по конструкции солнечном коллекторе. Таким образом, мой солнечный коллектор - водонагреватель прекратил свое существование во время «испытаний».
Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?
1. Можно сделать простой и чрезвычайно дешевый солнечный водонагреватель - коллектор из ПЭТ- бутылок. Себестоимость его не превысит и 10$! Бутылки - условно-бесплатно, труба 2 метра 50 мм - 60 руб, пара крышек-заглушек - еще 40 руб. Пара стержней термоклея - 30 руб. штуцер для подключения к водопроводу, обрезки пенопласта, доски, стекла или полиэтиленовая пленка...
Единственный недостаток - температура нагреваемой им воды не должна превышать 50−55 градусов. Иначе - солнечный коллектор разрушится. Проблему термоклея можно решить путем изготовления штуцеров. Например, взять трубку (алюминиевую ил медную), и нарезать на ее внешней стороне резьбу. И парой гаек закрепить крышку бутылке на коллекторе подводящем воду. А бутылку просто вкрутить в собственную пробку.
В принципе такая температура воды (50 градусов) достаточна для бытовых нужд. Возможно, в самые жаркие месяца лета не стоит повышать эффективность солнечного водонагревателя. Пусть лучше немного недогревает, чем плавится. А в демисезонные месяцы - стоит коллектор прикрыть стеклом.
2. Потенциал у солнечного коллектора - водонагревателя даже в средней полосе России есть! И потенциал огромный! С апреля-мая и по сентябрь включительно (фактически весь дачный сезон) солнечный коллектор - водонагреватель должного размера и конструкции может обеспечивать горячей водой обычную семью, экономя при этом сотни (а может и тысячи) рублей семейного бюджета, которые тратятся на электроводонагреватели и их работу.
Разумеется, следует придумать что то более надежное и термоустойчивое, чем ПЭТ-бутылки для применения в солнечном коллекторе - водонагревателе. И разумеется - бюджетное. Например - алюминиевые банки....
Солнечный проточно накопительный водонагреватель из ПЭТ бутылок
Экспериментируя с элементами проточно - накопительного солнечного водонагревателя из пластиковых ПЭТ бутылок, я как то заметил, что температура темной (коричневой) бутылки из под пива, даже на ощупь выше, чем у прозрачной из под воды. Это натолкнуло меня на мысль провести простой эксперимент с бутылками разных цветов и видов, с целью выявить самые эффективные из них с точки зрения нагрева.
В самом начале я считал, что нет лучше бутылки для водонагревания, нежели прозрачная. Солнце греет воду непосредственно, без посредников. Как же я заблуждался! Самые первые результаты опытов развеяли мои теории в пух и прах.
Условия проведения эксперимента были просты. Я просто выставил ряд бутылок у стенки сарая, которая обращена примерно на юго-восток. Поскольку условия для всех бутылок были совершенно одинаковы, я никак их не термоизолировал и ориентировал. Т.е. именно так, в спартанских условиях эта бывшая в употреблении ПЭТ тара и должна была проявить свой истинный характер.
Были подготовлены бутылки согласно списку в таблице. При этом я использовал следующие соображения.
1. Подразумевалось, что экранирование задней (неосвещенной части бутылки) алюминиевой фольгой позволит отразить непоглощенные водой ИК-лучи и отразить их обратно в бутылку.
2. Зачернение задней части бутылки (резино-битумной мастикой из аэрозольного баллончика) позволит «поглотить» прошедшие через бутылку ИК-лучи. Одна из бутылок была зачернена сплошь, т.е. со всех сторон и стала черной и матовой.
Все было сделано накануне и на следующий день все бутылки встретили рассвет на месте проведения эксперимента. Учитывалось и температура окружающего воздуха (в тени поблизости) и ветер, обдувающий бутылки.
Солнце в этот день светило сквозь небольшую дымку, т.е. не давало полного накала, но поскольку все были в равных условиях, это можно не учитывать.
Результаты этого эксперимента приведены в таблице. Кстати, если кто то думает, что вода в 52 градуса - это «так себе» - попробуйте подержать в ней руку, хотя бы минуты 2... Только запасите послеожоговой мази побольше... А заодно измерьте температуру горячей воды из крана в квартире. Вряд ли она будет сильно выше.
Какие выводы можно сделать?
1. Собственно прозрачная вода - весьма плохой поглотитель ИК-лучей. Они практически проходят сквозь нее не задерживаясь. Как видите, прозрачная бутылка осталась самой «холодной». Нагрев можно смело отнести за счет неабсолютной прозрачности самой бутылки, а не непосредственного нагрева воды в ней.
2. Наличие фольги на задней стенке бутылки так же слабо влияет на нагрев. Уж не знаю почему. Возможно нагрев происходит только на передней стенке бутылки, возможно фольга кроме линзы отражателя выполняет еще и роль радиатора - охладителя.
3. Прозрачная с зачерненным дном выглядит уже гораздо лучше (на 8 %). Но очевидно, тут начинало сказываться и изменение угла освещения солнцем. По мере изменения угла освещения, изменялась и площадь задней поглощающей поверхности.
4. Лучше всех проявила себя именно полностью зачерненная бутылка. Черная матовая поверхность практически полностью поглощала ИК-лучи. А поскольку ПЭТ бутылка круглая, угол освещения не имеет принципиального значения.
5. Так же весьма неплохо проявили себя и бутылки из темного пластика. Это говорит о том, что поглощение тепла ПЭТ-бутылками идет в основном стороной, обращенной к солнцу. И очень слабо - собственно «внутренностями» бутылки (водой). И совсем никак - задней стороной.
Это позволяет сделать вывод о том, ЧТО собственно должен представлять из себя солнечный коллектор из пластиковых ПЭТ бутылок.
Это должен быть ящик, с хорошо утепленным дном, куда уложены ПЭТ бутылки. Сторона бутылок, обращенная к солнцу, должна быть зачернена какой либо матовой краской (тот же «Кузбасс-лак» или резино-битумная мастика). Сверху ящик закрыть либо тонким стеклом, либо затянут полиэтиленовой пленкой, для защиты от ветра.
Такая конструкция солнечного проточного или накопительного нагревателя из ПЭТ бутылок будет самой эффективной. Кстати, эти же результаты позволяют прикинуть конструкцию и наиболее эффективного «классического» водонагревателя. Совершенно очевидно, что его «зеркало» вовсе не обязательно должно быть прозрачным. А уж если оно прозрачное - то «дно» должно быть абсолютно теплопоглощающим.
Теперь поговорим о «месте» такого нагревателя в системе дачного водоснабжения горячей водой.
Разумеется, наличие на крыше подобного нагревателя еще не гарантирует, что у вас будет горячая вода. Бывают и продолжительные ненастья, и по ночам, особенно в демисезонье, вода будет в таком нагревателе сильно остывать.
Мне думается, что подобный водонагреватель выполняет 2 функции.
А) Позволяет вам за «сущие гроши» убедиться, что солнечный водонагрев возможен и это реальность. Ведь не каждый решится вот так с бухты-барахты строить солнечный коллектор, вкладываясь в солидные деньги ради пока эфемерной экономии электричества, дров, денег. Этот водонагреватель за 500 рублей окупится за сезон и даст вам прочувствовать прелесть момента.
Б) Этот водонагреватель позволит РЕАЛЬНО вам экономить деньги в виде дров, электричества, газа и т.д. работая в качестве системы водоподготовки для ЛЮБОГО промышленного водонагревателя.
Расход горячей воду в каждой семье свой. Но в любом случае, она должна быть и всегда. Поэтому, как только заканчивается нагрев воды в солнечном коллекторе, ее сразу следует отправить в хорошо термоизолированный накопитель, из которого и происходит расход горячей воды. В этом же накопителе должен быть установлен и ТЭН, который позволит получить горячую воду в период продолжительного ненастья. Либо к нему можно подвести дровяную водогрейку.
Но в любом случае, собственно солнечный водонагреватель - лишь часть системы подготовки горячей воды. Тогда горячая вода будет в доме или душе всегда и круглосуточно. Хотя конечно его можно использовать и сам по себе. Просто горячая вода буде готова к обеду.