Вода, вітер і сонце - найдоступніші і невичерпні джерела енергії, які природа дарує людині. Не випадково до них в останні роки знову звертається найпильнішу увагу як науки і промисловості, так і ентузіастів технічної творчості, самодіяльних конструкторів. Про деякі з створюваних ними «домашніх» пристроях з використанням вітру і сонця ми вже розповідали в наших публікаціях розділу КДМ і «Мала механізація». Сьогодні знайомимо вас з нагрівальної сонячною установкою, сконструйованої болгарським інженером Станіславом Станілова.
Джерело: «Моделіст-Конструктор» 1989, №10
Без гарячого водопостачання сьогодні обійтися важко. Чи потрібно помити посуд або автомобіль, прийняти душ або вимити підлогу - у всіх цих випадках потрібна тепла вода. Добре тим, у кого будинок централізовано забезпечується нею; а як бути власникам індивідуальних будиночків, дач? Можна, звичайно, спорудити піч-«котельню», однак вона потребує чимало палива. Тим часом не тільки влітку, але навіть в холодну пору весни і осені можна забезпечити будинок гарячою водою без витрат навіть самих мінімальних кількостей палива. Для цього досить зробити водонагрівач, що працює від ... сонця.
Геліокотельная не надто складна: в конструкцію входить сонячний колектор, що складається в даному випадку з двох однакових блоків (при необхідності кількість блоків можна збільшити), накопичувач гарячої води і Аванкамера.
При проектуванні сонячного водонагрівача використовувалося кілька добре відомих принципів. Так, наприклад, для самого нагрівача - «парниковий ефект», тобто властивість сонячних променів безперешкодно проходити крізь прозору середу в замкнутий простір і перетворюватися в теплову енергію, вже не здатну подолати назад прозору «дах» установки. А в гідравлічній системі служить термосифонний ефект, тобто властивість рідини при нагріванні підніматися вгору, витісняючи при цьому більш холодну воду і змушуючи її переміщатися до місця нагріву. Слід також зазначити, що при розробці враховувався і ефект накопичення і збереження теплової енергії: в установці «вловлена» сонячна енергія, перетворена в теплову, акумулюється і зберігається тривалий час.
Зрозуміло, основним принципом при проектуванні був «зроби сам»: всі складові елементи водонагрівача повинні бути доступні для виготовлення своїми силами і з таких напівфабрикатів або сировини, матеріалів, які можна придбати у відкритому продажі або підібрати з металобрухту.
Отже, трохи про пристрій сонячного водонагрівача і про принцип його роботи.
Колектор - це трубчастий радіатор, укладений в короб, одна зі сторін якого засклена. Радіатор зварений із сталевих труб, причому для підвідної і відвідної використовуються водопровідні труби на 1 або на 3/4 дюйма, а для решітки краще використовувати тонкостінні труби меншого діаметра - наприклад, труба Ø16X1,5 мм. Всього для однієї решітки потрібно 15 таких труб довжиною близько 1600 мм.
Короб колектора - дерев'яний, зібраний з дощок товщиною 25 ... 30 мм і шириною 120 мм. Днище короба - з фанери або ж оргалита, воно посилено рейками перетином 30X50 мм. Короб ретельно теплоізолюється; зробити це можна за допомогою пакувального або будівельного пінопласту: він укладається на дно, поверх нього закріплюється аркуш білого жерсті або оцинкованого покрівельного заліза, і зверху укладається радіатор. Закріплюється радіатор в коробі хомутами із сталевої штаби.
Мал. 1. Сонячний водонагрівач: 1 - поплавковий клапан аванкамери, 2 - дренажна труба накопичувача, 3 - трубопровід для підведення холодної води до аванкамер, 4 - теплоізоляційний короб накопичувача, 5 - труба введення холодної води, 6 - труба підведення холодної води до змішувачів; 7 - труба підведення гарячої води до змішувачів, 8 - труба для підведення гарячої води до накопичувача, 9 - сонячні колектори, 10 - зливний вентиль, 11 - вентиль для затоки системи, 12 - «гаряча» труба сонячного колектора, 13 - труба підживлення накопичувача , 14 - Аванкамера, 15 - дренажна труба аванкамери.
Труби радіатора і металевий лист на дні короба фарбуються чорною матовою фарбою. Покривне скло бажано герметизувати, з тим, щоб втрати тепла за рахунок конвекції були мінімальними. Із зовнішнього боку короб бажано пофарбувати сріблянкою, з тим щоб зменшити втрати на тепловипромінювання.
Всі з'єднання - як зварні, так і нарізні - повинні бути строго герметичними. З'єднання труб - стандартне, за допомогою муфт, трійників і куточків з герметизацією прядивом і фарбою.
Накопичувачем теплоносія може служити бак ємністю 200-300 літрів. В принципі для цієї мети годиться і будь-яка відповідна бочка. Якщо неможливо підібрати ємність потрібної місткості, використовуйте дві-три, з'єднавши їх за допомогою труб в єдину систему. Накопичувач також бажано теплоізолювати. Ідеальним варіантом буде розміщення ємності (або ємностей) в дощатій або ж фанерному коробі з заповненням межстеночного простору будь-яким утеплювачем - будівельним пінопластом, шлаковатою, сухими тирсою або навіть рубаною соломою або сіном. З тією ж метою саму бочку (або бочки) бажано забарвити зсередини і зовні серебрянкой. Нею ж слід забарвити короб і зовні.
Аванкамера призначена для створення в гідросистемі постійного, не надто високого тиску - 800 ... 1000 мм водяного стовпа. Якщо провести аналогію з системою охолодження автомобіля, то можна сказати, що Аванкамера грає тут роль розширювального бачка. Виготовити її можна з будь-якого відповідного судини ємністю 30-40 літрів, наприклад, великого бідона або навіть алюмінієвої каструлі тієї ж місткості. Аванкамера оснащується подпітуючим пристроєм, що дозволяє їй працювати в автоматичному режимі. Його основа - поплавковий клапан, який застосовується в побуті для зливних бачків: його можна придбати в магазинах сантехнічних виробів.
Мал. 2. Гідравлічна схема сонячного водонагрівача: 1 - сонячний колектор, 2 - «гаряча» труба сонячного колектора, 3 - для огорожі труба для виходу гарячої води з накопичувача, 4 - дренажна труба аванкамери, 5 - дренажна труба накопичувача, 6 - поплавковий клапан аванкамери, 7 - Аванкамера, 8 - труба підведення холодної води до аванкамер, 9 - трубопровід підживлення накопичувача, 10 - водопровідний ввід, 11 - підведення холодної води до змішувачів, 12 - підведення гарячої води до змішувачів, 13 - «холодна» труба сонячного колектора.
Монтаж сонячного водогрійного пристрої починається з розміщення на горищі будинку накопичувача в теплоизолирующем коробі і аванкамер. Маса заповненого водою накопичувача виходить значною, тому слід переконатися, що перекриття стелі в обраному місці досить міцні і витримають вагу масивного бака.
Аванкамера розміщується поблизу від накопичувача таким чином, щоб рівень води в ній перевищував рівень води в накопичувачі на 0,8-1 м.
Сонячні колектори розташовуються з південного боку будинку під кутом від 35 до 45 ° до горизонту. Розміщувати їх найкраще так, щоб ці панелі стали природною покрівлею будинку або невеликої веранди.
Для того щоб з'єднати всі елементи сонячного водонагрівача в єдину систему, знадобляться труби двох сортаментів: «дюймові» і «півдюймові». За допомогою останніх монтується високонапірна частина системи - від водопровідного вводу до аванкамери, а також висновок нагрітої води з накопичувача: «дюймові» використовуються для низьконапірної частини нагрівача.
Слід зазначити, що працездатність системи в значній мірі залежить від її герметичності і від відсутності повітряних пробок, тому до монтажу трубопроводів слід поставитися особливо акуратно. Всі труби бажано також пофарбувати сріблянкою і ретельно теплоізолювати - наприклад, за допомогою поролону і поліетиленової стрічки, якою смуги поролону прибинтовуються до труби. Завершивши цю операцію, краще покрити «забинтовану трубу серебрянкой.
Заповнення системи водою здійснюється через дренажні вентилі в нижній частині радіаторів - в цьому випадку буде гарантія від появи в системі повітряних пробок. Процес заповнення закінчується, коли з дренажної труби аванкамери поллється вода.
Тепер приєднуємо аванкамер до водопровідного вводу та відкриваємо видатковий вентиль; при цьому рівень води в аванкамер почне знижуватися до тих пір, поки не спрацює поплавковий клапан. Підгинаючи держатель поплавка, можна домогтися оптимального рівня води в аванкамер.
Після заповнення системи водою радіатори тут же почнуть нагрівати її - це відбувається навіть у хмарну погоду. Тепла вода стане підніматися вгору, заповнюючи собою накопичувач і витісняючи при цьому холодну, яка надійде в радіатор. Процес відбувається безперервно - до тих пір, поки температура води, що надходить в радіатор, що не зрівняється з температурою води, що надходить з радіатора. При витрачанні води з накопичувача рівень її в аванкамер знизиться; тоді спрацює поплавковий клапан і дольет воду в аванкамер. Холодна вода з аванкамери надійде в нижню частину накопичувальної ємності, тому перемішування води практично не відбувається. Тепла ж вода забирається з самої верхньої частини накопичувача.
Мал. 3. Сонячний колектор: 1 - захисне скло, 2 - рама (сталевий куточок), 3 - дно (оргаліт товщиною 5 мм), 4, 7 - стінки короба колектора (дошка перетином 120X25 мм), 5 - сталева накладка (смуга перерізом 2 , 5X20 мм), 6 - накладка-куточок, 8 - посилення днища (дерев'яний брусок перетином 30X50 мм), 9 - сполучна муфта, 10 - трубка радіатора, 11 - приймальня труба радіатора, 12 - хомут кріплення радіатора, 13 - Тепловідбивач (оцинковане дахове залізо або біла жерсть), 14 - утеплювач (пінопласт, скло або шлаковата).
Слід пам'ятати, що в нічний час, коли температура на вулиці менше, ніж температура нагрітої води, сонячний водонагрівач за допомогою радіатора почне опалювати вулицю - термосифонний ефект працює і в цьому випадку, перекачуючи тепло у зворотному напрямку. Тому в гідросистемі повинен бути передбачений вентиль, що перешкоджає зворотному циркуляції води з радіаторів в накопичувач, який має сенс перекривати у вечірній і нічний час.
Підведення води до мийки або до душу можна зробити за допомогою стандартних змішувачів. Захід цей аж ніяк не зайва: в сонячну погоду температура води може досягати 80 °, і користуватися такою водою важко. До того ж змішувачі дозволять істотно економити гарячу воду.
У разі, якщо продуктивність сонячного водонагрівача не влаштує вас, її можна значно збільшити, вводячи в тепловий ланцюг додаткові секції сонячних колекторів - блокова конструкція установки цілком дозволяє зробити це.
За матеріалами журналу «направити сам» (НРБ)
OCR: mkmagazin.almanacwhf.ru
Добре тим, у кого будинок централізовано забезпечується нею; а як бути власникам індивідуальних будиночків, дач?