Как сделать солнечный водонагреватель
Солнце является мощным и бесконечным источником тепловой энергии для нашей планеты. Она достается нам абсолютно бесплатно, отсюда и возникла идея использовать ее для потребностей человека. Другое дело, что устройства – преобразователи солнечного излучения в тепло нынче достаточно дороги. Даже небольшой солнечный коллектор заводского изготовления стоит приличных денег. Зато собственноручно смастерить самодельный солнечный водонагреватель может любой желающий, а как это сделать, будет рассказано в этой статье.
Принципе действия водонагревателя
Чтобы взяться за дело с пониманием вопроса, следует вначале разобраться, в чем заключается принцип работы солнечного водонагревателя. В качестве примера лучше всего взять заводской аппарат, который в состоянии подогревать воду даже в зимнее время, хотя в гораздо меньших объемах, нежели летом.
Устройство представляет собой батарею, собранную из множества отдельных элементов в виде стеклянных трубок.Внутри каждой трубки, изготавливаемой из кварцевого стекла, располагается еще одна, окрашенная в черный цвет и наполненная веществом, что испаряется при низких температурах.
С целью не допустить потерь тепла изнутри, а также избежать воздействия окружающей среды снаружи, из пространства между трубками удален воздух. Концы всех элементов входят в горизонтальный коллектор, где протекает нагреваемая вода. Подобные вакуумные трубки для водонагревателя весьма эффективно поглощают солнечное тепло и передают его воде за счет испарения / конденсации вещества (рабочего тела).
Система функционирует следующим образом:
- под воздействием солнечных лучей рабочее тело превращается в пар и поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
- контактируя сквозь стенки с потоком воды, вещество отдает ему тепловую энергию и возвращается в жидкое агрегатное состояние;
- подчиняясь силе тяжести, рабочее тело стекает в нижнюю часть, где цикл начинается заново;
- обычно солнечные водонагреватели, находящиеся на крыше, присоединяются к дополнительному змеевику бойлера косвенного нагрева. Таким способом осуществляется передача теплоты домашней отопительной сети.
Примечание. Вакуумные трубки изготавливаются из кварцевого стекла, которое, в отличие от обычного, пропускает волны ультрафиолетового диапазона. Это позволяет поглощать энергию солнца во время облачности и в холодный период года.
Как нетрудно догадаться, соорудить подобную конструкцию в домашних условиях невозможно. Приведем более удачный пример: безнапорный водонагреватель, где происходит передача тепла напрямую, без посредника. В прямоугольный корпус с хорошо утепленной задней стенкой помещен змеевик из меди, подключенный к накопительному баку. В контуре естественным образом циркулирует вода, нагреваясь от солнца напрямую, вследствие чего температура в накопительной емкости постепенно возрастает.
Трубка змеевика запрессована в металлическую пластину – теплоприемник темного цвета, от воздействия осадков она защищена прочным стеклом. Данный солнечный накопительный водонагреватель не так дорог, как вакуумный, но и менее эффективен. Он хорошо действует только в солнечную безоблачную погоду. Зато его конструкция проще и может быть реализована в домашних условиях.
Для справки. Существует еще один способ воспользоваться энергией солнца – установить обычный водонагреватель на солнечных батареях, вырабатывающих электричество. Но такая система очень дорога, хотя может функционировать круглогодично.
Выбор материалов
Итак, определившись с концепцией будущего солнечного нагревателя для воды, перейдем к подбору материалов для теплообменника. Тут есть из чего выбирать, нагревательный контур можно сделать из:
- медной трубки – идеальный вариант;
- черных полимерных труб;
- секций плоских стальных радиаторов;
- алюминиевых трубок.
Примечание. Мастера – умельцы, давно воплотившие идею в жизнь у себя дома, применяли в качестве нагреваемого контура резиновый садовый шланг черного цвета или теплообменник от старого холодильника.
Сложнее всего определить теплообменную поверхность змеевика. Если вместо него взять стальные радиаторы, то долго думать не придется. Все равно больше 2 панелей в одном корпусе установить не получится, иначе конструкция будет слишком тяжелой. В остальных случаях солнечный водонагреватель, сделанный своими руками, надо рассчитывать экспериментальным путем. Солнечная активность в каждом регионе разная, также играет роль расположение дома и его ориентация в пространстве. Поэтому дать однозначные рекомендации о длине змеевика из такого-то материала затруднительно, ее надо определить индивидуально.
Для изготовления корпуса теплоприемника можно взять деревянные доски и лист фанеры, а вместо лицевой панели из стекла применить такой простой материал, как поликарбонат. Он прозрачен и достаточно прочен, разбить его не сможет даже сильный град.
Так что водонагреватель из поликарбоната выйдет ничем не хуже стеклянного. Что касается накопительного бака, то его можно смастерить из листового металла либо приобрести готовую пластмассовую или стальную емкость. Соединительные трубы проще всего поставить полимерные, например, из металлопластика.
Рекомендации по изготовлению
Для тех, кто предпочитает простые решения, есть вариант, давно придуманный нашими дедами. На крышу дома или отдельной душевой устанавливается один либо несколько баков, выкрашенных в черный цвет. Такой водонагреватель работает просто: теплая вода по вертикальной трубе из бочки течет прямо в душевую, стоит только открыть кран. Для заполнения емкости к ней прокладывается водопроводная магистраль. При хорошей солнечной активности в летнее время вода в бочке нагревается буквально за несколько часов.
Простой бак на крыше не сравнится с солнечным коллектором по эффективности, пусть даже и самодельным. Поэтому, определившись с размерами теплоприемника, надо изготовить корпус, куда потом следует поместить змеевик. Предпочтительнее его собрать из дерева, оно не так сильно пропускает тепло, как металл. Перед укладкой теплообменника заднюю стенку необходимо утеплить слоем пенопласта. Общая схема солнечного водонагревателя с накопительным и подпиточным резервуаром представлена на рисунке:
Просто собрать тепловой приемник своими руками – это еще не вся работа, нужно его правильно задействовать в системе водоснабжения. Показанная на схеме солнечная водонагревательная установка состоит из бака – аккумулятора, емкости подпитки и самого коллектора. Не стоит ставить лишнее насосное оборудование, надо позволить воде циркулировать естественным образом. Необходимо проследить, чтобы аккумулятор стоял немного выше теплоприемника, а подпиточная емкость – выше аккумулирующей.
Резервуар для горячей воды следует обязательно утеплить, для этого подойдет любой рулонный материал. Чтобы накопительный водонагреватель функционировал в автоматическом режиме, во втором бачке нужно поставить поплавковый клапан, реагирующий на снижение уровня жидкости. К патрубку клапана подводится труба от водопровода. Теперь во время расхода в основном резервуаре при помывке в его нижнюю зону будет подаваться холодная вода. Не забудьте предусмотреть вертикальный патрубок для выпуска воздуха, поднятый на необходимую высоту.
Заключение
Благодаря солнечной энергии в теплое время года ваш частный дом или дача может быть обеспечена горячей водой, за которую не придется платить. Затраты, что придется понести при изготовлении водонагревательной установки, минимальны: надо купить трубы, краны и прочие недостающие материалы. Вложения средств в самодельную систему несравнимы с ценой заводских солнечных коллекторов.
Источник
Солнечный водонагреватель своими руками
Солнечный водонагреватель (коллектор) —
незаменимый помощник в домашнем хозяйстве.
Коллектор нужного размера и конструкции способен обеспечивать
горячей водой семью из нескольких человек,
экономя при этом сотни — тысячи рублей,
которые тратятся на электричество и другие виды энергоресурсов.
Если на вашей даче еще нет электричества и газа,
и нагрев воды представляет определенную трудность,
предлагаю сделать солнечный водонагреватель для душа и мытья посуды
из материалов которые зачастую можно найти на свалке.
Для начала необходимо отыскать неисправный холодильник,
а именно портебуется его змеевик, который закреплен на задней стенке.
После того как змеевик демонтирован, его необходимо промыть струей воды,
чтобы избавиться от старого фреона.
Запасаемся рейками, которые нам в будущем понадобятся для изготовления каркаса.
Нашелся старый резиновый коврик, который зачастую подстилают под дверь.
Стекло, так-же не обязательно покупать.
Его можно демонтировать из старого окна, которые обычно выбрасывают на мусорку,
при замене на пластиковые окна.
Поскольку наш резиновый коврик оказался великоватым,
было принято решение его подрезать, в размер будущего каркаса.
Из реек сбиваем каркас,
таким образом чтобы змеевик свободно помещался между реек.
Примеряем змеевик и резиновый коврик к каркасу.
Отмечаем место крепления нижней рейки каркаса и места пропилов для выхода трубок.
Устанавливаем нижнюю рейку каркаса,
растилаем фольгу между резиновым ковриком и каркасом.
С обратной стороны каркаса, набиваем рейки для придания жесткости конструкции.
Скотчем тщательно проклеиваем все щели между каркасом и фольгой.
Это необходимо для того чтобы более прохладный внешний воздух
не попадал внутрь коллектора.
Для подвода воды к змеевику, была приобретена ПВХ трубка.
Герметизация соединений трубок и змеевика, бала обеспечена скотчем.
Для крепления змеевика использовались хомуты, которые были сняты с холодильника.
Крепление хомутов, так-же было обеспечено скотчем.
Но для надежности рекомендую закрепить винтами.
Накрываем нашу конструкцию стеклом и проклеиваем по периметру скотчем.
Самодельный солнечный коллектор готов.
Для наилучшего нагрева солнечные лучи должны падать
на поверхность коллектора под прямым углом.
Поэтому завершает работу крепление опорных элементов конструкции.
Чтобы стекло от жары не поехало, внизу необходимо вкрутить парочку шурупов,
которые будут служить упорами.
Теперь осталось прикрепить бак для аккумулирования горячей воды.
Циркуляция происходит только вследствие естественной конвекции.
При нагреве вода в коллекторе расширяется, становится менее плотной,
поднимается вверх по коллектору и через трубу
поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора.
В результате более прохладная вода у днища бака вытесняется
и перетекает по другой трубе в нижнюю часть коллектора.
Эта вода в свою очередь нагревается и поднимается в бак.
Пока светит солнце, вода будет постоянно циркулировать по этому контуру,
все более нагреваясь.
Вследствие того, что бак приподнят над коллектором,эффект опрокидывания циркуляции в результате ночногоохлаждения теплоносителя в коллекторе сводится на нет,так как холодная вода просто скапливается в нижней точке системы(на дне коллектора), в то время как теплая вода остается в баке.Такая простенькая конструкция солнечного коллектора,способна нагреть воду в солнечный день, до 70 градусов
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
