- Принцип дії сонячного водонагрівача
- Різновиди сонячних водонагрівачів
- Накопичувальні водонагрівачі
- проточні водонагрівачі
- Виготовлення сонячного водонагрівача своїми руками
Чому сонячні водонагрівачі набувають все більшої популярності серед населення? Це обумовлено як екологічними проблемами, так і економією коштів на енергоресурсах. Розвинені країни сьогодні вкладають великі фінансові кошти в розробку проектів, пов'язаних з використанням сонячної енергії. В результаті на світ з'являється багато різних пристроїв для виробничої сфери і побутового використання. Але для багатьох сьогодні купувати такі пристрої досить дорого. Тому стає популярним виготовлення сонячних водонагрівачів своїми руками. Сьогодні ми поговоримо про це докладніше.
Зміст статті
Принцип дії сонячного водонагрівача
Для того щоб виготовити працюючий сонячний водонагрівач, потрібно зрозуміти його принцип роботи. Найкраще розглянути схему роботи водонагрівача на прикладі вакуумного водонагрівача промислового виготовлення. Такий пристрій може підігрівати воду навіть в зимовий час при помірних морозах. Все, що для нього потрібно, це сонце.
Сонячний водонагрівач або колектор являє собою батарею з декількох скляних трубок. Зовнішня трубка виготовляється з кварцового скла. У ній знаходиться ще одна трубка, пофарбована в чорний колір. У внутрішню трубку закачується речовина, яка випаровується при низькій температурі. Між зовнішньою і внутрішньою трубками відкачано повітря, тобто, створений вакуум. Це необхідно для того, щоб уникнути втрати тепла і виключити вплив навколишнього середовища. Внутрішня трубка поглинає сонячне випромінювання і, за рахунок випаровування робочої речовини передає тепло в воді, що циркулює в зовнішньому контурі.
Функціонування вакуумного сонячного водонагрівача складається з наступних етапів:
- Робоча речовина у внутрішній трубці під дією сонячного тепла переходить в пароподібний стан. Пара піднімається у верхню частину;
- Через стінки цієї трубки робоча речовина контактує з водою, яка проходить по мідному колектору у верхній частині водонагрівача. В результаті робоча речовина нагріває воду в колекторі;
- Робоча речовина охолоджується, переходить в рідкий стан і стікає вниз трубки;
- Після цього цикл повторюється;
- Вода, яка була нагріта в мідному колекторі, проходить по змійовику бойлера і підігріває воду у внутрішньому контурі. І ця вода вже використовується для опалення або ГВП.
На зображенні нижче показана схема роботи вакуумного сонячного водонагрівача.
Принцип роботи вакуумного водонагрівача
Кварцові скло, з якого виконуються вакуумні трубки, має здатність пропускати ультрафіолетові хвилі. В результаті внутрішня трубка і речовина в ній можуть поглинати сонячну енергію в хмарний день і холодну пору року.
Таку вакуумну установку зробити в домашніх умовах своїми руками нереально. А ось плоский водонагрівач з абсорбером цілком можна зробити самостійно. Для цього виготовляється прямокутний корпус і в нього поміщається мідний змійовик, який сполучається з накопичувальним баком. Задня стінка цього корпусу повинна мати хороше утеплення, щоб не було втрат тепла. Вода в контурі може циркулювати під дією різниці температур або проганяється насосом.
Мідну трубку змійовика найчастіше припаюють до пластини з міді (або іншого металу з високою теплопровідністю) або запресовують в неї. Ця пластина разом зі змійовиком фарбували в чорний колір, щоб краще збирати сонячне тепло. Лицьова сторона плоского колектора захищена міцним склом. Всі стики повинні бути промазати термостійким герметиком.
Плоский сонячний водонагрівач
Цей варіант плоского сонячного водонагрівача не такий дорогий, як вакуумний. Природно, що його ефективність суттєво нижче. Він ефективно працює тільки в літню пору року і в безхмарну погоду. Така конструкція може бути зібрана своїми руками. Деякі також роблять ще один варіант. Встановлюють звичайний електричний водонагрівач, а харчування для нього виробляють сонячні батареї. А також виходить безкоштовне опалення або ГВП. Така система може працювати цілий рік, але тут потрібні більш дороге обладнання, а значить, більш відчутні початкові вкладення.
Різновиди сонячних водонагрівачів
Крім вищеназваних вакуумних і плоских водонагрівачів є також і інші більш прості варіанти, які можна реалізувати своїми руками в домашніх умовах. З найпростіших сонячних водонагрівачів можна назвати просту бочку з водою на даху літнього душа.
Сонячні водонагрівачі можна поділити в залежності від напору води на пасивні і активні. На пасивних моделях вода рухається під дією гравітації або конвекції. Ці нагрівачі більш дешеві і їх легше зробити своїми руками, але їх продуктивність невелика. Активні водонагрівачі мають в своїй конструкції електричний насос, контроллер, різні клапана.
Активні моделі сонячних водонагрівачів можна розділити:
- Із закритим контуром, де застосовується антифриз. Можуть функціонувати при негативних температурах;
- З відкритим контуром.
Водонагрівачі також бувають проточного або накопичувального типу.
Накопичувальні водонагрівачі
В цьому випадку вода нагрівається під дією сонячного випромінювання в будь-якому резервуарі. Після того як вона нагріється до потрібної температури, у вас відразу буде великий обсяг води.
Найпростіший обігрівач, а саме, бак на літньому душі, відноситься до накопичувального типу. Ємність бака може бути будь-яка в залежності від того, на скільки членів сім'ї він розрахований. Його фарбують в чорний колір, а в нижній частині робиться отвір для душової насадки. Зверху потрібно отвір для заповнення бака водою. Бак іноді замінюють кубом з металу або простий металевої бочкою з відкритим верхом.
Найпростіший сонячний водонагрівач
Якщо зробити деяку доопрацювання, то подібний накопичувальний бак на даху цілком спроможна постачати будинок теплою водою в літню пору року. Бак з'єднується з бойлером, де тепла вода буде довше зберігати температуру. Якщо день похмурий і нагрів невеликий, то воду в бойлері можна буде підігріти електро або газонагрівач. Це дасть деяку економію електроенергії або газу.
проточні водонагрівачі
Тут сенс полягає в тому, що вода нагрівається в процесі проходження по довгій системі шланги або труб, по яких вона проганяється. Проходити по системі трубок вода може як самопливом, так і під тиском насоса. У саморобних сонячних водонагрівачах використовуються найпростіші і недорогі матеріали.
Наприклад, в якості системи трубок можуть використовуватися звичайними з садові шланги для поливу. Вони укладаються на темний, матовий матеріал. Це може бути гума, пофарбований в чорний колір пінопласт, руберойд і так далі. Якщо ви робите конструкцію на один сезон, то можна скласти шланг звичайної бухтою, підключити до води, і все.
Проточний сонячний водонагрівач
Якщо робите водонагрівач на тривалий термін, то слід виготовити дерев'яний прямокутний ящик, дно накрити темним матеріалом і викласти на ньому змійовик зі шланга. Лицьова частина закривається склом і виходить стандартний плоский сонячний водонагрівач. Не забудьте залишити зазор близько 1,5─2 см між змійовиком і склом.
Шланги труби з'єднуються за допомогою звичайних черв'ячних хомутів. Довжину шланга підрахувати досить складно тому, що повинно враховуватися безліч різних параметрів. Температура повітря, число сонячних днів, властивості використовуваного матеріалу і так далі. Так, що тут довжину змійовика потрібно підбирати в експериментальному порядку.
Є приклади, коли люди робили бюджетний варіант сонячного водонагрівача з використанням шланга і пластикових пляшок. Шланг при цьому нанизуються на пляшку, для чого в денці прорізалося отвір по його діаметру. І потім таку конструкцію укладали на шиферної даху. Тут важливо підібрати шланг за шийку пляшки і зробити конструкцію найбільш герметичною. Тоді буде відбуватися швидкий і істотний нагрів води в шлангу.
Виготовлення сонячного водонагрівача своїми руками
Щоб зробити систему нагріву води для дачного літнього будиночка, не потрібні якісь капітальні споруди. Тут потрібні невеликі вкладення і не так багато часу.
Які матеріали потрібні?
- Дошки і дерев'яні бруски (кількість в залежності від розміру короба, який ви будете робити);
- Плита ДСП для задньої стінки;
- Бляшаний лист або дахове залізо розміром з задню стінку короба;
- Мідний змійовик;
- Загартоване скло;
- Термостійка матова фарба чорного кольору;
- Пінопласт, скловата або інший теплоізоляційний матеріал.
З дощок потрібно виготовити короб розміром приблизно 2 на 1 метр. Днище для нього виготовляється з плити ДСП. Бруски використовуються в якості розпірок в декількох місцях для того, щоб надати жорсткість майбутньої конструкції. На дно отриманого короба укладається пінопласт або інша термоізоляція. Мідний змійовик прикріплюється металевого листа. Таким чином, ви отримуєте основний компонент сонячного водонагрівача ─ абсорбер. Коли будете гнути мідну трубку, дивіться, щоб не було зламів. Є приклади, коли люди при виготовленні водонагрівача своїми руками, використовували змійовик від старого холодильника.
На зображенні нижче можна подивитися плоский сонячний водонагрівач в розрізі.
Плоский водонагрівач в розрізі
Металевий лист зі змійовиком прикріплюється до короба. Для цього вам знадобляться бруски жорсткості, які були зроблені раніше. Зсередини вся ця конструкція забарвлюється в чорний матовий колір. Не забувайте, що фарба повинна бути термостійкої. Фарбувати слід в 2 шари. Коли фарба просохне, накриваєте цей короб з лицьового боку термостійким склом. Після цього потрібно промазати герметиком всі шви, стики, отвори для патрубків і так далі.
Розширювальний бак робиться обсяг приблизно на 100 літрів. Зробити його можна з бака, бочки, зварити металевий куб або будь-яким іншим способом. Дуже важливо зробити для бака зовнішній шар теплоізоляції. У нижній частині бака встановлюється мідний змійовик у вигляді спіралі і з'єднується з колектором. Наповнення бака водою відбуватиметься з водопроводу, свердловини або будь-якого іншого джерела, який є у вас на ділянці. Для контролю рівня води в цій ємності повинен бути поплавковий кран.
Сонячний водонагрівач потрібно встановити на місце, максимально висвітлене сонячними променями. Після цього потрібно з'єднати колектор зі змійовиком теплообмінника, який знаходиться в баку. У контурі теплоносія води буде циркулювати під дією водяного насоса невеликої потужності. В систему з колектором можна залити як в воду, так і антифриз. Антифриз може знадобитися на той випадок, якщо ви будете використовувати водонагрівач при мінусовій температурі (наприклад, під час нічних заморозків). Ось і все, система нагріву води готова до використання.
Якщо стаття виявилася для вас корисною, розповсюдьте посилання на неї в соціальних мережах. Це допоможе розвитку сайту. Голосуйте в опитуванні нижче і оцінюйте матеріал! Виправлення і доповнення до статті залишайте в коментарях.