ТЕХЭКСПЕРТИЗА:

Без горячего водоснабжения сегодня обойтись трудно. Нужно ли помыть посуду или автомобиль, принять душ или вымыть пол — во всех этих случаях нужна теплая вода. Хорошо тем, у кого дом централизованно снабжается ею; а как быть владельцам индивидуальных домиков, дач? Можно, конечно, соорудить печь-«котельную», однако она потребует немало топлива. Между тем не только летом, но даже в холодную пору весны и осени можно обеспечить дом горячей водой без затрат даже самых минимальных количеств топлива. Для этого достаточно сделать водонагреватель, работающий от солнца.

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

При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных 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 преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки. А в гидравлической системе служит термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Следует также отметить, что при разработке учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: в установке «уловленная» солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулируется и сохраняется длительное время.

Разумеется, основополагающим принципом при проектировании был «сделай сам»: все составные элементы водонагревателя должны быть доступны для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.

Итак, немного об устройстве солнечного водонагревателя и о принципе его работы.

Солнечный 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 или на 3/4 дюйма, а для решетки лучше использовать тонкостенные трубы меньшего диаметра — например, труба Ø16X1,5 мм. Всего для одной решетки требуется 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб солнечного коллектора — деревянный, собран из досок толщиной 25…30 мм и шириной 120 мм. Днище короба — из фанеры или же оргалита, оно усилено рейками сечением 30X50 мм. Короб тщательно теплоизолируется; 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.

Накопителем теплоносителя в солнечном коллекторе 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 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.

Сборка солнечного коллектора 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.

Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким образом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8-1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45° к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного коллектора водонагревателя 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 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, 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 коллектор 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 к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя: в солнечную погоду температура воды может достигать 80°, и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае, если производительность солнечного коллектора водонагревателя не устроит вас, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструкция установки вполне позволяет сделать это.

По материалам журнала «Направи сам» (НРБ)

Рис. 1. 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.

Рис. 2. 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.

Рис. 3. Солнечный коллектор:
1 — защитное стекло, 2 — рама (стальной уголок), 3 — дно (оргалит толщиной 5 мм), 4, 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).

Несколько советов о том как сделать солнечный коллектор из подручных средств:

Солнечный коллектор можно сделать своими руками из нескольких материалов. Я расскажу, как сделал это приспособление с помощью старого змеевика от холодильника и с помощью пустых алюминиевых пивных банок.

Как сделать солнечный коллектор из старого змеевика от холодильника. Давно в одном из советских журналов для молодежи я видел чертеж солнечного коллектора, основной деталью которого был змеевик от холодильника. Когда мой старый холодильник окончательно перестал работать, я его утилизировал, оставив змеевик. Как только погода предоставила такую возможность, я решил попробовать сделать водонагреватель для дачи, взяв за основу энергию солнца, которая будет нагревать змеевик от холодильника. Делал я это больше из любопытства, но сделанный коллектор начал греть воду, да так хорошо, что моему изумлению не было предела.

Чтоб сделать коллектор нужно промыть змеевик от фреона и из досок сколотить ящик такой площади, чтоб в него легко можно было положить змеевик. Толщина ящика должна быть минимальна. Я сделал 10 см.

После того как ящик сделан нужно проклеить его дно герметиком, для того чтоб холодный воздух перестал поступать в щели.

Следующий этап изготовления солнечного коллектора это укладка на дно ящика резинового коврика. Подойдет автомобильный вариант этого изделия. Сверху прокладываем утеплитель. Оптимальный вариант всепенная основа с фольгой по типу "Пенофола”. Фольга утеплителя должна быль лицом к вам.

Все основание коллектора проклеивается и на него кладется змеевик, который нужно так же закрепить. После монтажа сверху на ящик солнечного коллектора кладем и закрепляем стекло.

С помощью простого шланга ПВХ соединяем змеевик и бак, в котором и будет накапливаться теплая вода. Место выхода трубок для устранения попадания воздуха замазываем любым материалом.

Солнечный коллектор устанавливаем так, чтоб трубки выходили снизу. Я его установил на скате крыши, где больше всего времени находится солнце.

Как сделать солнечный коллектор из пустых пивных банок.

Алюминиевая банка самая экологически чистая тара, гласит известная реклама. Не будем спорить так ли это. Но то, что пивной банке можно продлить жизнь, это так.

Сделать коллектор из банок можно практически подобным способом, что и предыдущий вариант. Нужно взять 4-5 десятков банок, лучше литровых и склеить их между собой так, чтоб получились несколько труб из 5 банок. У банок отрезаются дно и противоположная часть. Естественно кроме тех, которые будут расположены на торцах. Склеивают банки с помощью герметика. Так как герметик высыхает долго, клеить банки придется в несколько этапов.

Когда банки склеены в ряды, их нужно смонтировать между собой. Для лучшего прохода воды я использовал трубку от старой раскладушки. Нарезав трубку на несколько частей по 1 см, делаем отверстие в банках под диаметр трубки и монтируем их. Сначала клеим два ряда (отверстие делаем в боку торцевых банок). Затем по такому варианту монтируем между собой еще два ряда. Не забываем смазывать все швы герметиком.

После того как склеены два блока по два ряда монтируем их между собой. Только сейчас нужно делать отверстие на противоположной торцевой банке. Это делается для того, чтоб вода лучше циркулировала.

После того как банки смонтированы между собой их кладут в такой же ящик, который мы описывали выше, только его толщина должна быть рассчитана по высоте банок.

Для лучшего нагрева алюминиевые банки красят в черный цвет и накрывают ящик стеклом. Шланги в таком солнечном коллекторе можно сделать диаметром больше, чем в случае со змеевиком от холодильника. Я вывел 10 см трубки, от все той же старой раскладушки. Трубки жестко закрепил в отверстиях ящика и в самих банках. Шланги одеваются на трубки с помощью хомутов.

Солнечные коллекторы отличный способ экономии денег. К тому же, большинство растений нуждаются в поливе именно теплой водой, холодная их угнетает. Спасибо Виктору Николаевичу Кухтинову за интересные изобретения. Единственное, если вы пишите о том, что нуждается в визуальных пояснениях, пожалуйста присылайте фотографии к вашим статьям.

Обучающие видео курсы по теме:

Обучающий видео курс 

"Солнечный коллектор своими руками"