Изготовление солнечного коллектора
Автор: Сергей
08.02.2011 20:37 - Обновлено 13.02.2011 06:40
Какую пользу можно извлечь от жары? От солнца не обязательно лишь прятаться в тень и спасаться в доме. Самый дешевый и простой способ извлекать энергию из солнечных лучей – это устраивать на крыше дома или над летним душем плоские солнечные коллекторы. Самодельный прибор состоит из трубок теплообменника, коллектора – коробки, куда вкладывается теплообменник и защищается теплоизоляцией, бака-накопителя для воды.
Устройство действует по достаточно простому принципу: лучи солнца проникают сквозь стекло коллектора, встречаются с его черным дном (резиновым ковриком или покрашенной деревянной поверхностью), поглощаются этой чернотой. Вслед за этим дно начинает излучать инфракрасные лучи (тепловая энергия), которые уже не могут проникнуть в атмосферу обратно из-под стекла. Снизу и по бокам тепловой энергии преграждает путь слой теплоизоляции, который уложен в ящике. Вот и получается, что задержанному теплу некуда деть свою энергию, кроме как передать ее воде
(теплоносителю), которая протекает по трубкам, уложенным в коллекторе. Теплая вода в трубках коллектора расширяется и самотеком устремляется в водосборник, а на ее место поступает холодная вода. Так, температура воды водосборнике постепенно повышается.
По сути, самый простой накопитель солнечного тепла – это бочка, висящая над летним душем . Но в ней нет системы замещения горячей и холодной воды, и оттуда быстрее улетучивается тепло. Так что тем, кто ощутил все прелести бочки и солнечного тепла, можно приступать к следующему этапу и начинать строить свою собственную маленькую гелиоустановку.
Устройство теплообменника
Один из основный рабочих элементов системы – это теплообменник. Для небольшого садового домика достаточно будет теплообменника размерами 2200-700 мм (1,5 кв.м.). Материалы для изготовления этих трубок - разные. Можно взять водопроводные трубы или плоские батареи. Для подводящих и отводящих труб используются стальные трубы диаметром 1 или ¾ дюйма, для самой решетки (змеевика) теплообменника понадобятся трубы тонкостенные, с меньшим диаметром – где-то 16х1,5 мм. Для создания одной решетки теплообменника потребуется около 15 труб длиной около 1600 мм.
Раму для теплообменника можно изготовить самостоятельно, согнув две дюймовые трубы на трубогибочном станке. Получившаяся рама должна быть размером 600х2100 мм. 12-15 кусков труб диаметром ¾ дюйма соединят элементы рамы. В трубах рамы через одинаковые промежутки сверлят необходимое количество отверстий попарно, друг напротив друга. После этого обрезки труб вставляют в отверстия рамы и сваривают теплообменник. Он готов.
Есть еще один вариант, как можно сделать теплообменник. Некоторые мастера приспосабливают под эти цели змеевики старых холодильников. Эти змеевики снимают, тщательно промывают их от фреона и крепят потом в коллектор в качестве системы труб теплообменника.
Получившуюся систему трубок, из чего бы она изготовлена ни была, крепят к теплопоглощающему листу 700х2200 мм, изготовленному из оцинкованного железа. Или используют вместо листа темную подложку из резины. К листу теплообменник крепят при помощи проволоки с двух сторон. В конце всего этого этапа теплопоглощающий лист (коврик) и теплообменник красят в 2-3 слоя черной эмалевой краской. Если теплообменник соорудили из старых батарей, их тоже красят черной краской.
Изготовление коллектора
Коллектор – специальный короб для теплообменника – тоже очень важная часть установки. Готовить его нужно аккуратно. Самая важная задача – не потерять тепло. Корпус коллектора можно изготовить из дерева (или другого материала, из которого получится прочный ящик). Пригодится обрезная доска толщиной 40 мм и фанера в 6 мм. Из досок нужно сколотить прочную раму с размерами 240х90х75. С помощью шурупов к раме прикрепляют дно из фанеры или оргалита, усиляют дно рейками, чтобы получится крепкий ящик.
На дно ящика кладут слой теплоизоляционного материала (пенопласт, шлако- или стекловата), а сверху – теплообменник с теплопоглощающим листом (можно добавить еще лист фольги). Все элементы конструкции нужно хорошо закрепить между собой стальными хомутами из проволоки.
Коллектор обязательно застекляют. В верхней части рамы можно выбрать пазы для стекла, а по бокам прикрепить поперечные рейки, на которые ляжет стекло. За всей стыковкой и уплотнением швов нужно следить очень тщательно. Именно непроницаемость короба коллектора сможет обеспечить хороший парниковый эффект внутри, а значит - и хорошо нагреется вода. Обязательно использовать замазку для гидроизоляции, чтобы дождевая вода не смогла попасть внутрь коллектора между стекольными швами и рамой.
Для предохранения стекла от механических повреждений (град, дождь, сильный ветер) можно смонтировать дополнительные откидные крышки из дерева или металла. С внешней строны короб желательно покрасить белой или светлой краской, чтобы снизились потери на теплоизлучение.
Соединения подводящих труб с трубами теплообменника или змеевика внутри коллектора – стандартное: с использованием муфт, тройников, уголков и обязательной герметизацией пенькой и масляной краской.
Установка бака для воды
Самый простой вариант - когда циркуляция воды происходит только за счет естественной конвекции (без разных насосов и дополнительных устройств). Для этого бак нужно прикрепить выше коллектора. Вода будет двигаться по такой схеме: при нагреве в коллекторе она будет расширяться, становиться менее плотной и подниматься вверх по коллектору. Через верхнюю выводную трубу теплая вода будет попадать в верхнюю часть бака-аккумулятора.
В результате этого вода, которая более холодная и располагается на дне бака, будет вымещаться в нижнюю подводную трубу и течь в нижнюю часть коллектора. Таким образом происходит круговорот воды в солнечной греющей установке. При помощи дополнительного крана для слива горячей воды самая теплая вода с поверхности бака может течь в летний душ или в дом. И пока светит солнце, вода постоянно будет циркулировать по замкнутому кругу, все больше и больше нагреваясь. Благодаря тому, что бак приподнят над коллектором, сильного охлаждения воды в бочке не произойдет даже ночью, так как вся холодная вода естественным образом скопится с нижней части бочки и в нижних трубах, а в самом баке до утра будет стоять более теплая вода. Обычно для летних душевых и помывочных нужд выбирают бак емкостью 200-400 литров. Удобны в этом плане стальные бочки. Если нет одной такой бочки большого размера, можно взять несколько поменьше и соединить их в единую систему трубами. Очень полезно будет теплоизолировать сам накопитель. Тогда не придется терять дневное тепло ночью. Можно устроить отдельный короб из досок или фанеры для бочки, поставить туда емкость, и все внутреннее пространство заполнить строительным пенопластом, шлаковой ватой, опилками или торфом. При помощи такой вот конструкции солнечного нагревателя, с коллектором и утепленной бочкой, в солнечный день можно нагреть воду до 70 градусов.
Чтобы сохранить такую систему в целости и невредимости, лучше коллектор прятать на зиму в дом. Для этого заранее стоит продумать «пути отступления», то есть такую систему крепления ящика и теплообменника, чтобы их можно было легко демонтировать.На зиму из бочки и теплообменника выпускают всю воду.
Общий выбор места для коллектора – прежде всего расчет и здравый смысла. Поискать на участке самое солнечное место, где солнце держится в течение дня дольше всего. Коллектор располагают принимающей стороной на юг и устанавливают под углом 25-30 градусов. Конечно, лучше всего это делать на крыше дома или веранды. Но следить за тем, чтобы стропильная система кровли могла выдержать нагрузку тяжелого ящика. Если установкой планируется пользоваться только для подогрева летнего душа, то опоры для коллектора можно смастерить и в другом месте: на беседке, сарае, душе, высоком заборе или придумать самостоятельную стойку.
