Солнечный водонагреватель: 1 - поплавковый клапан аванкамеры; 2 - дренажная труба накопителя; 3 - трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере; 4 - теплоизоляционный короб накопителя; 5 - труба ввода холодной воды; 6 - труба подвода холодной воды к смесителям; 7 - труба подвода горячей воды к смесителям; 8 - труба для подвода горячей воды к накопителю; 9 - солнечные коллекторы; 10 - сливной вентиль; 11 - вентиль для залива системы; 12 - «горячая» труба солнечного коллектора; 13 - труба подпитки накопителя; 14 - аванкамера; 15 - дренажная труба аванкамеры

СОЛНЦА ДАР!

Вода, ветер и солнце — самые доступные источники энергии, которые природа дарит человеку. Не случайно поэтому к ним постоянно обращается самое пристальное внимание как науки и промышленности, так и энтузиастов технического творчества, самодеятельных конструкторов. О некоторых построенных ими устройствах альтернативной энергетики мы уже не раз рассказывали на страницах журнала. Сегодня познакомим с еще одной такой «дачной» (и очень удачной, кстати!) установкой, работающей от солнца и дающей неплохую экономию в семейный бюджет. А в некоторых случаях — это порой единственный способ получить тепло без использования электричества, газа, дров или угля.

Без горячего водоснабжения сегодня не обойтись. Нужно ли помыть посуду или автомобиль, принять душ или убраться в доме — во всех случаях требуется теплая вода. Хорошо тем, у кого загородный дом централизованно снабжается ею, а как быть владельцам индивидуальных домиков или небольших дач в садовых товариществах? Там и с холодной-то водой проблемы. В лучшем случае на участке есть электричество, скважина или колодец.

Можно, конечно, для подогрева воды соорудить печь-«кочегарку», однако она, понятно, потребует топлива. И немало — «вылетит в копеечку»! Между тем, не только летом, но даже и в холодную весенне-осеннюю пору жилье можно обеспечить горячей водой совершенно без затрат и без даже самых минимальных количеств недешевого нынче топлива. Для этого достаточно сделать своими руками водонагреватель, работающий от… солнца.

Гелиокотельная не слишком сложна: в ее конструкцию входит солнечный коллектор, состоящий в данном случае из двух одинаковых блоков (при необходимости их количество можно увеличить), накопитель горячей воды и аванкамера.

Солнечный водонагреватель: 1 - поплавковый клапан аванкамеры; 2 - дренажная труба накопителя; 3 - трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере; 4 - теплоизоляционный короб накопителя; 5 - труба ввода холодной воды; 6 - труба подвода холодной воды к смесителям; 7 - труба подвода горячей воды к смесителям; 8 - труба для подвода горячей воды к накопителю; 9 - солнечные коллекторы; 10 - сливной вентиль; 11 - вентиль для залива системы; 12 - «горячая» труба солнечного коллектора; 13 - труба подпитки накопителя; 14 - аванкамера; 15 - дренажная труба аванкамеры
Солнечный водонагреватель: 1 — поплавковый клапан аванкамеры; 2 — дренажная труба накопителя; 3 — трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере; 4 — теплоизоляционный короб накопителя; 5 — труба ввода холодной воды; 6 — труба подвода холодной воды к смесителям; 7 — труба подвода горячей воды к смесителям; 8 — труба для подвода горячей воды к накопителю; 9 — солнечные коллекторы; 10 — сливной вентиль; 11 — вентиль для залива системы; 12 — «горячая» труба солнечного коллектора; 13 — труба подпитки накопителя; 14 — аванкамера; 15 — дренажная труба аванкамеры
Гидравлическая схема солнечного водонагревателя: 1 - солнечный коллектор; 2 - «горячая» труба солнечного коллектора; 3 - заборная труба для выхода горячей воды из накопителя; 4 - дренажная труба аванкамеры; 5 - дренажная труба накопителя; 6 - поплавковый клапан аванкамеры; 7 - аванкамера; 8 - труба подвода холодной воды к аванкамере; 9 - трубопровод подпитки накопителя; 10 - водопроводный ввод; 11 - подвод холодной воды к смесителям; 12 - подвод горячей воды к смесителям; 13 - «холодная» труба солнечного коллектора
Гидравлическая схема солнечного водонагревателя: 1 — солнечный коллектор; 2 — «горячая» труба солнечного коллектора; 3 — заборная труба для выхода горячей воды из накопителя; 4 — дренажная труба аванкамеры; 5 — дренажная труба накопителя; 6 — поплавковый клапан аванкамеры; 7 — аванкамера; 8 — труба подвода холодной воды к аванкамере; 9 — трубопровод подпитки накопителя; 10 — водопроводный ввод; 11 — подвод холодной воды к смесителям; 12 — подвод горячей воды к смесителям; 13 — «холодная» труба солнечного коллектора

При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных физических принципов. Так, например, для самого нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не способную покинуть установку обратно. А в гидравлической системе «трудится» термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: «пойманная» устройством и преобразованная в тепло солнечная энергия аккумулируется и сохраняется длительное время.

Но основополагающим, разумеется, был принцип «сделай сам»: все составные элементы водонагревателя доступны для повторения силами даже самого начинающего домашнего мастера с использованием заготовок, полуфабрикатов и материалов, которые можно приобрести на любом строительном рынке, в хозмаге либо подобрать из металлолома.

Коллектор — это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб, причем для подводящей и отводной используются водопроводные трубы на 1 дюйм или 3/4 дюйма, а для решетки лучше использовать тонкостенные трубы меньшего диаметра — подойдет, например, труба ø16×1,5 мм. Всего для одной решетки требуется 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб коллектора — деревянный, собраннный из досок толщиной 25 — 30 мм и шириной 120 мм. Днище короба сделано из фанеры (можно использовать и оргалит), оно усилено рейками сечением 30×50 мм. Короб тщательно теплоизолируется с помощью упаковочного или строительного пенопласта: он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, а сверху помещается радиатор и фиксируется хомутами из стальной полосы.

Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашиваются черной матовой краской. Покровное стекло желательно герметизировать, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем, чтобы уменьшить потери на теплоизлучение.

Солнечный коллектор: 1 - защитное стекло; 2 - рама (стальной уголок); 3 - дно (оргалит толщиной 5 мм); 4 и 7 - стенки короба коллектора (доска сечением 120x25 мм); 5 - стальная накладка (полоса сечением 2,5x20 мм); 6 - накладка-уголок; 8 - усиление днища (деревянный брусок сечением 30x50 мм); 9 - соединительная муфта; 10 - трубка радиатора; 11 - приемная труба радиатора; 12 - хомут крепления радиатора; 13 - теплоотражатель (оцинкованное кровельное железо или белая жесть); 14 - теплоизолятор (пенопласт, стекло- или шлаковата)
Солнечный коллектор: 1 — защитное стекло; 2 — рама (стальной уголок); 3 — дно (оргалит толщиной 5 мм); 4 и 7 — стенки короба коллектора (доска сечением 120×25 мм); 5 — стальная накладка (полоса сечением 2,5×20 мм); 6 — накладка-уголок; 8 — усиление днища (деревянный брусок сечением 30×50 мм); 9 — соединительная муфта; 10 — трубка радиатора; 11 — приемная труба радиатора; 12 — хомут крепления радиатора; 13 — теплоотражатель (оцинкованное кровельное железо или белая жесть); 14 — теплоизолятор (пенопласт, стекло- или шлаковата)

Соединение труб — стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с уплотнением пенькой и краской.

Накопителем теплоносителя может служить бак объемом 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 (одной или нескольких) в дощатом или 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 предназначена для создания в гидросистеме постоянного, не слишком высокого давления — от 800 до 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.

Сборка солнечного водонагревательного устройства начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамере. Масса заполненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака.

Уровень воды в аванкамере должен превышать уровень воды в накопителе на 0,8 — 1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45 градусов к горизонту. Кстати, эти панели можно превратить в детали кровли дома, бани или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагревателя в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: «дюймовые» и «полудюймовые». С помощью последних монтируется высоконапорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а «дюймовые» используются для низконапорной части.

Следует отметить, что работоспособность устройства в значительной степени зависит от его герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно. Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать — к примеру, с помощью поролона и полиэтиленовой ленты, которой полосы поролона приматываются к трубе. Завершив эту операцию, стоит покрыть «забинтованную» трубу серебрянкой.

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.

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 воду, которая поступит в радиатор. Процесс происходит непрерывно — до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, перемещающейся из радиатора. А когда при расходовании воды из накопителя ее уровень в аванкамере понизится — сработает поплавковый клапан и дольет воду в аванкамеру. Холодная жидкость из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопительной емкости, поэтому ее перемешивания практически не происходит. Теплая же забирается из самой верхней части накопителя.

Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице ниже, чем температура нагретой воды, солнечный водонагреватель с помощью радиатора начнет «отапливать» улицу — термосифонный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении. Поэтому 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 от нагревателя к мойке или к душу лучше выполнить с применением смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя, поскольку в солнечную погоду температура воды может достигать 80 градусов, и пользоваться ей без охлаждения будет затруднительно. К тому же, смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае, если производительность солнечного водонагревателя указанных размеров вас не устроит, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструкция установки легко позволяет сделать такую модернизацию.

Материал подготовлен командой сайта: https://modelist-konstruktor.com/

Станислав СТАНИЛОВ

Рекомендуем почитать

  • АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ КОЛОНОК ПКАВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ КОЛОНОК ПК
    Как известно, аудиоколонки персонального компьютера (ПК) надо включать отдельно. Если же они установлены поодаль от места оператора, такое положение вряд ли можно назвать удобным,...
  • «ЛЕТАЮЩЕЕ КРЫЛО» НА КОРДЕ«ЛЕТАЮЩЕЕ КРЫЛО» НА КОРДЕ
    Схема «летающее крыло» полюбилась авиамоделистам-спортсменам не случайно. Уверенные результативные полеты на мартовсих сборах в Душанбе, майских в Москве и убедительная победа Ю. Роджерса...
Тут можете оценить работу автора: