В интернете я много видел различных технологий и способов изготовления солнечных водонагревателей и решил поделиться собственным опытом. Считаю этот проект очень удачным, так как буквально каждый сантиметр поверхности коллектора находится в прямом контакте с нагреваемой водой. Кроме этого, взяв за основу технологию, вы легко можете соорудить коллектор нужного размера.
Концепция проекта
Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.
Инструменты и материалы
Из инструментов потребуется:
- Дисковая и ручная пила.
- Электродрель.
- Нож.
- Рулетка.
- Отвертка.
- Пистолет для силиконового клея.
- Строительный степлер.
Материалы для коллектора:
- Лист поликарбоната с полыми каналами.
- Трубка из АБС-пластика.
- 4 заглушки на трубки.
- 2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
- Туба силиконового герметика.
- Баллончик с краской, если планируется окрашивание.
Материалы для рамы:
- 1 лист фанеры.
- Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
- Деревянный брус сечением 100×100 мм.
- Полиэтиленовая пленка, скотч.
- Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.
Материалы для организации циркуляции воды:
- Подходящий резервуар или емкость для воды.
- Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
- Несколько хомутов для подсоединения шланга.
Для наглядности тестирования работоспособности водогрейного коллектора я использовал цифровой термометр.
Пошаговая технология сборки солнечного коллектора
Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:
- Труба из АБС пластика разрезается на отрезки такой длины, чтобы она соответствовала ширине листа. В моем случае – это 1 метр.
- В боковой части двух колпачков нужно просверлить отверстия под ниппели. Если нет сверла подходящего диаметра, можно расширить небольшое отверстие круглым напильником.
- Чтобы заглушки с установленными переходниками надевались на трубы, в них пришлось вырезать полукруглое отверстие, как показано на фото.
- Затем при помощи настольной циркуляционной пилы я разрезал обе трубки так, чтобы получилось С-образное сечение.
При выполнении этой операции нужно быть внимательным и учитывать расположение и необходимое направление ниппельных переходников.
- Такой же разрез нужно сделать и в колпачках, чтобы в них могла заходить пластиковая панель.
- Когда все подготовительные операции выполнены, нужно собрать все детали на сухую, чтобы убедиться в их совместимости, а в случае необходимости, выполнить подгонку.
- Когда все элементы подогнаны, конструкция разбирается и собирается заново с применением силиконового клея для герметизации всех соединений. Кроме промазывания соединений герметиком, я рекомендую после сборки на все швы нанести немного силикона с внешней стороны.
Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).
Изготовление рамки и сборка панели
В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.
Поэтапная сборка корпуса описана ниже:
- Лист фанеры обрезается по размеру собранного коллектора с напуском по 10 см с каждой стороны (предварительно я покрасил в черный цвет пластиковый лист краской из баллончика).
- Для вывода штуцеров для подключения шлангов просверлил отверстия.
- На фанеру уложил пенополистирол толщиной 50 мм.
- Уложил пластиковый коллектор сверху на пенополистирол.
- Со всех сторон панели к фанере прикрутил деревянный брусок, который выполняет функцию своеобразного ограждения.
- Сверху всю конструкцию накрыл плотной полиэтиленовой пленкой, которую зафиксировал скотчем и скобами при помощи строительного степлера.
Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.
Заполнение системы
Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.
Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).
Тестирование и испытание солнечного водонагревателя
Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.
Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!
Заключение
По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.
Original article in English
