Солнечный водонагреватель из металлических труб работает на основе нескольких хорошо известных принципов. Так, например, для самого водонагревателя это «парниковый эффект». То есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию. Уже не способную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки.
Солнечный водонагреватель из металлических труб, устройство гелиосистемы, принцип работы, гидравлическая схема, порядок сборки, заполнение системы водой и ее работа.
В гидравлической системе работает термосифонный эффект. То есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Также работает эффект накопления и сохранения тепловой энергии. В установке «уловленная» солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулируется и сохраняется длительное время.
Солнечный водонагреватель из металлических труб доступен для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.
В конструкцию самодельного солнечного водонагревателя (гелиосистемы) из металлических труб входят:
— Солнечный коллектор, состоящий из двух одинаковых блоков. При необходимости количество блоков можно увеличить.
— Накопитель горячей воды.
— Аванкамера.
Солнечный водонагреватель из металлических труб в сборе.
Принцип работы солнечного водонагревателя из металлических труб.
Солнечный коллектор.
Это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб:
— Для подводящей и отводной используются водопроводные трубы на 1 или на 3/4 дюйма.
— Для решетки — тонкостенные трубы меньшего диаметра, например, труба 16×1,5 мм. Всего для одной решетки требуются 15 таких труб длиной около 1600 мм.
Гидравлическая схема солнечного водонагревателя из металлических труб.
Устройство солнечного коллектора.
Короб солнечного коллектора.
Деревянный, собран из досок толщиной 25-30 мм и шириной 120 мм. Днище короба из фанеры или оргалита. Оно усилено рейками сечением 30×50 мм. Короб рекомендуется тщательно теплоизолировать.
Сделать это можно с помощью упаковочного или строительного пенопласта. Он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, и сверху укладывается радиатор. Закрепляется радиатор в коробе хомутами из стальной полосы. Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашиваются черной матовой краской.
Покровное стекло желательно герметизировать, с тем, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем, чтобы уменьшить потери на теплоизлучение. Все соединения, как сварные, так и резьбовые, должны быть строго герметичными. Соединение труб стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с герметизацией пенькой и краской.
Накопитель теплоносителя.
Накопителем теплоносителя может служить бак емкостью 200-300 литров. В принципе для этой цели годится и любая подходящая бочка. Если невозможно подобрать емкость нужной вместимости, используйте две-три, соединив их с помощью труб в единую систему.
Накопитель также желательно теплоизолировать. Идеальным вариантом будет размещение емкости (или емкостей) в дощатом или же фанерном коробе с заполнением межстеночного пространства любым теплоизолятором — строительным пенопластом, шлаковатой, сухими опилками или даже рубленой соломой или сеном. С той же целью саму бочку (или бочки) желательно окрасить изнутри и снаружи серебрянкой. Ею же следует окрасить короб и снаружи.
Аванкамера.
Аванкамера предназначена для создания в гидросистеме постоянного, не слишком высокого давления — 800-1000 мм водного столба. Если провести аналогию с системой охлаждения автомобиля, то можно сказать, что аванкамера играет здесь роль расширительного бачка. Изготовить ее можно из любого подходящего сосуда емкостью 30-40 литров. Например, большого бидона или даже алюминиевой кастрюли той же вместимости.
Аванкамера оснащается подпитывающим устройством, позволяющим ей работать в автоматическом режиме. Его основа — поплавковый клапан, который применяется в быту для сливных бачков. Его можно приобрести в магазинах сантехнических изделий.
Порядок сборки солнечного водонагревателя из металлических труб.
Сборка гелиосистемы начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамеры. Масса заполненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака. Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким образом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8-1 метра.
Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45 градусов к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.
Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагревателя из металлических труб в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: дюймовые и полудюймовые. С помощью последних монтируется высоконапорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а также вывод нагретой воды из накопителя. Дюймовые используются для низконапорной части нагревателя.
Следует отметить, что работоспособность системы в значительной степени зависит от ее герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно.
Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать. Например, с помощью поролона и полиэтиленовой ленты, которой полосы поролона прибинтовываются к трубе. Завершив эту операцию, лучше покрыть «забинтованную трубу серебрянкой.
Заполнение солнечного водонагревателя из металлических труб водой.
Заполнение системы водой осуществляется через дренажные вентили в нижней части радиаторов. В этом случае будет гарантия от появления в системе воздушных пробок. Процесс заполнения заканчивается, когда из дренажной трубы аванкамеры польется вода.
Теперь подсоединяем аванкамеру к водопроводному вводу и открываем расходный вентиль. При этом уровень воды в аванкамере начнет снижаться до тех пор, пока не сработает поплавковый клапан. Подгибая держатель поплавка, можно добиться оптимального уровня воды в аванкамере.
Работа солнечного водонагревателя из металлических труб водой.
После заполнения системы водой радиаторы тут же начнут нагревать ее. Это происходит даже в облачную погоду. Теплая вода станет подниматься вверх, заполняя собой накопитель и вытесняя при этом холодную, которая поступит в радиатор.
Процесс происходит непрерывно, до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, поступающей из радиатора. При расходовании воды из накопителя уровень ее в аванкамере понизится. Тогда сработает поплавковый клапан и дольет воду в аванкамеру.
Холодная вода из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопительной емкости, поэтому перемешивания воды практически не происходит. Теплая же вода забирается из самой верхней части накопителя.
Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице меньше, чем температура нагретой воды, солнечный водонагреватель с помощью радиатора начнет отапливать улицу. Термосифонный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении. В гидросистеме должен быть предусмотрен вентиль, препятствующий обратной циркуляции воды из радиаторов в накопитель, который имеет смысл перекрывать в вечернее и ночное время.
Подводку воды к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя. В солнечную погоду температура воды может достигать 80 градусов и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.
В случае если производительность солнечного водонагревателя из металлических труб не устраивает, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов. Блочная конструкция установки вполне позволяет сделать это.
По материалам книги «Альтернативные источники энергии и энергосбережение».
