Понятие альтернативной энергии для многих владельцев частных домов и дач ассоциируется с дорогими солнечными панелями, ветряками или теплонасосами. Никто даже не догадывается, что лишь за несколько часов за сущие копейки можно соорудить солнечный коллектор из пластиковых бутылок, чтобы снабжать себя горячей водой весь теплый сезон.
Мы расскажем, как из бросовых материалов сделать эффективную систему подготовки санитарной воды. В предложенной нами статье вы найдете подробное описание конструкций и способов изготовления систем, действие которых проверено на практике. С учетом наших рекомендаций вы без хлопот соберете полезный в хозяйстве прибор.
Специфика применения солнечных коллекторов
Основное отличие солнечного коллектора от различного типа генерирующих тепло гелио-систем состоит в цикличности работы. Иными словами – при отсутствии солнца не будет никакой тепловой энергии.
Очевидно, что в темное время суток производительность автономной ГВС с солнечным коллектором сводится к нулю. Выработка тепла солнечным коллектором определяется длиной светового дня, который зависит от географической широты и времени года.
Климатические особенности местности также оказывают заметное влияние на уровень производительности солнечного коллектора. Если местность характеризуется нередкими туманами либо солнце часто скрывается за тучами, то производительность гелиоколлектора существенно снижается.
Однако и в этом случае солнечный коллектор для отопления и/или нагрева воды остается эффективным, благодаря способности улавливания даже рассеянных лучей.
Конструктивные особенности и принцип действия
Основным элементом стандартного варианта солнечного коллектора является адсорбер в виде медной пластины с трубкой. Пластина быстро разогревается под действием солнечных лучей, передавая тепло трубке и находящейся в ней жидкости. Благодаря свободной или принудительной циркуляции полученное тепло далее транспортируется по всей системе.
Для повышения эффективности работы адсорбера следует наделить его необходимыми физическими свойствами. Прежде всего, необходимо повысить поглотительную способность адсорбера и свести к минимуму отражение солнечных лучей. Самым простым решением будет нанесение на адсорбер черной краски.
Чтобы повысить эффективность работы адсорбера, его нужно накрыть прозрачным стеклом. Обычное стекло отражает часть солнечных лучей.
Лучше всего использовать специальное стекло с низким содержанием в своем составе железа либо применять антибликовое покрытие. Чтобы избежать загрязнения стекла, корпус солнечного коллектора следует сделать герметичным.
Невзирая на массу способов улучшения работы и наращивания производительности солнечного коллектора, все же из-за несовершенства конструкции данный показатель далек от идеального. Учитывая принцип работы гелиоколлектора и методы повышения его эффективности, попробуем создать примитивную и недорогую модель из подручных материалов.
Сборка агрегата из подручных материалов
Помимо дешевизны и простоты сборки вариант из пластиковых бутылок отличается от стандартных гелиоустройств тем, что плоские солнечные коллекторы плохо работают в утренние и вечерние часы.
Выпуклая форма бутылок обеспечивает практически вертикальное проникновение лучей даже во время заката и рассвета, тем самым обеспечивая эффективность работы устройства, как в утренние, так и в вечерние часы.
Есть несколько отличительных способов сооружения из пластиковых бутылок отлично работающей системы получения горячей воды:
- Солнечный коллектор играет роль накопительного бака, в котором вода нагревается и затем сливается;
- Солнечный коллектор соединяется с накопительным баком с обеспечением нагрева воды и ее естественной циркуляцией;
- Пластиковые бутылки коллектора выполняют роль резервуара для воды;
- Пластиковые бутылки играют роль герметичных емкостей для сохранения тепла.
Также солнечные коллекторы могут различаться своими конструктивными особенностями. Прежде всего, это связано, как со способом крепления бутылок, так и способами их расположения.
Вариант с накоплением подогретой воды
Для изготовления солнечного коллектора потребуется полипропиленовая труба диаметром 50 мм, к которой будут подсоединены пластиковые бутылки, число которых определяется диаметром трубы. Для шаблона было взято 15 пластиковых бутылок, таким образом, рабочая емкость солнечного коллектора составила 30 литров.
Для соединения бутылок в единую систему в пропиленовой трубе, предназначенной для горячего водоснабжения, необходимо просверлить отверстия. Идеальным решением было использование перьевого сверла по дереву диаметром 26 мм.
При таких размерах обеспечивается максимальная плотность соединения, и бутылка с усилием вкручивается в отверстие по своей резьбе. Для обеспечения максимальной герметизации соединения стыки можно промазать силиконовым герметиком, но лучше использовать термоклей.
Чтобы добиться эффекта сообщающихся сосудов в верхней части каждой из бутылок необходимо сделать отверстия диаметром около 2 мм.
После подсоединения бутылок с одной стороны трубы врезается штуцер, который в дальнейшем будет соединен с водопроводом для подачи воды. С другой стороны следует врезать кран, через который будет сливаться подогретая вода в накопительную емкость.
Однако под тяжестью наполнившейся воды такой прибор для бытового использования солнечной энергии может потерять свою целостность. Поэтому будет целесообразным устройство короба. Для его изготовления потребуется доска, шириной 150 мм.
Для повышения эффективности работы солнечного коллектора на дно короба можно уложить пенопласт или пенополистирол толщиной 50 мм и накрыть фольгой.
После установки солнечного коллектора на место его дальнейшей эксплуатации пластиковые бутылки необходимо покрасить в черный цвет для более эффективного поглощения солнечных лучей.
Краску лучше использовать матовую и наносить распылением из аэрозольного баллона. Остается накрыть короб стеклом, тем самым повысив его герметичность и подсоединить его к системе подачи холодной воды и системе слива подготовленной к употреблению теплой воды в накопительный бак.
Из практического опыта известно, что пластик плохо переносит воздействие высоких температур, которые приводят к его деформации. В яркие солнечные дни температура подогреваемой воды может превысить 65 градусов, что приведет к деформации пластика.
В связи с этим лучше отказать от дополнительной герметизации короба с помощью стекла вообще либо использовать его исключительно в облачную погоду.
Способ с циркуляцией подогреваемой воды
Система устройства солнечного коллектора сходна с первым вариантом, но имеет ряд конструкционных отличий.
Для создания коллектора потребуются следующие инструменты и материалы:
- Труба ПВХ диаметром 20 мм с уголками и тройниками;
- Роликовый труборез;
- Фасочные резцы;
- Праймер (чистящее средство);
- Пластиковые бутылки;
- Тетрапаки из-под молока или сока;
- Канцелярский нож;
- Картон;
- Термостойкая матовая краска черного колера;
- Накопительный бак.
Для монтажа нам потребуется труба ПВХ диаметром 20 мм. Горизонтальную часть трубы следует разрезать на отрезки, в которые путем холодной сварки будут присоединены уголки и тройники. Нижняя часть солнечного коллектора будет выглядеть точно так же. В конечном результате мы получим замкнутую систему, но обо всем по порядку.
Особенности склеивания труб ПВХ
Для получения качественного разреза лучше использовать труборез, оснащенный роликами. После разрезки с внутренней части трубы необходимо снять фаску, используя специальные фасочные резцы.
После измерения глубины тройников и уголков нужно на торец присоединяемой трубы установить метку и обработать праймером (чистящим средством) торцы труб и фитинги.
Следующим шагом будет нанесение и распределение клея по наружной части трубы и внутренней части фитинга. Клей необходимо наносить кистью, при этом ее размер должен быть меньше диаметра труб. Остается вставить трубу в подготовленный тройник или уголок и провернуть на четверть оборота для равномерного распределения клея.
Нужно учесть, что работы по вклеиванию одного уголка или тройника должны быть выполнены не дольше, чем за 30 секунд. После фиксации необходимо удалить остатки клея.
Порядок изготовления солнечного коллектора
После подготовки верхней трубы и присоединения к ней вертикальных труб можно приступать к подготовке пластиковых бутылок. В представленной модели солнечного коллектора имеется 4 вертикальных трубы длиной 105 см, на такой длине трубы можно разместить 5 пластиковых бутылок. То есть для сборки коллектора потребуется 20 пластиковых идентичных бутылок.
С каждой бутылки нужно удалить дно. Для этого следует изготовить простой шаблон из свернутого в трубку отрезка картона длиной 30 см. Пользуясь шаблоном и канцелярским ножом, удаляем дно на бутылках. После подготовки бутылок можно приступать к изготовлению абсорбера, который будет поглощать солнечную энергию.
В роли абсорбера используем использованные тетрапаки из-под сока или молока. Их необходимо разрезать, тщательно вымыть и просушить. Для улучшения их поглотительной способности следует нанести черную матовую краску. Проще всего это сделать, используя краску из баллончика путем аэрозольного распыления.
После подготовки бутылок и тетрапаков можно приступать к сборке гелиоприбора. Сначала на вертикальную трубку нужно нанизать пластиковую бутылку горлышком вперед и вставить в нее тетрапак. Подобным образом нанизываются все бутылки на вертикальные трубки, которые затем необходимо соединить с тройниками и уголками нижней трубы, аналогичной верхней.
Для придания жесткости изготовленному солнечному коллектору необходимо изготовить для него опору.
Можно как в первом случае поместить коллектор в деревянный короб, но утеплять его уже нет необходимости. Так как каждая из пластиковых бутылок представляет собой своего рода небольшой утепленный резервуар, который, разогреваясь изнутри, передает тепло воде, циркулирующей по трубкам.
Особенности размещения и подключения
Для максимально возможного поглощения солнечных лучей, коллектор нужно ориентировать в южном направлении. Достаточно небольшого угла наклона 10-15 градусов, чтобы коллектор эффективно работал практически при любом расположении солнца.
Нижнюю часть трубы нужно подсоединить к нижней части накопительного бака, а верхнюю – приблизительно, к его центральной части. Холодная вода из полимерной емкости будет поступать по нижней трубе в коллектор, где будет нагреваться и подниматься по верхней трубке в бак.
Таким образом, будет осуществляться естественная циркуляция воды по самодельной системе. Чтобы обеспечить высокую интенсивность циркуляции воды, бак должен быть размещен чуть выше солнечного коллектора на расстоянии не менее 0,3 м от него.
Нужно учесть, что при поступлении холодной воды в бак из системы водоснабжения происходит ее активное перемешивание, что снижает эффективность работы коллектора. Избежать этого можно, оборудовав ввод в бак турбулентным редуктором, который представляет собой заглушенную трубку с множественными отверстиями.
Вода через редуктор поступает плавно, что позволяет холодной воде оставаться в нижних слоях, откуда и происходит ее забор в солнечный коллектор.
Очевидно, что солнечный коллектор обеспечивает подогрев воды только в дневное время при солнечной погоде. Поэтому важно сохранить горячую воду для ее использования днем и вечером. Для этого необходимо произвести утепление накопительной емкости.
Выводы и полезное видео по теме
Видео 1. Так появились первые гелио-системы из пластиковых бутылок:
Видео 2. Практически бесплатный прибор для нагрева воды в действии:
Солнечный коллектор из пластиковой тары для напитков – дешевое решение получения горячей воды. Однако на случай длительного ненастья, особенно в весеннее и осеннее время, целесообразно в накопительном баке установить ТЭН. В этом случае солнечный коллектор станет частью полноценной системы, позволяющей при благоприятных условиях экономить средства.
Расскажите о вашем опыте в сооружении самодельной гелиосистемы из пластиковых бутылок. Не исключено, что в вашем арсенале имеются сведения и варианты конструкций, которые могут пригодиться посетителям сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, задавайте вопросы, делитесь фото и полезной информацией.