Саморобний сонячний водонагрівач своїми руками для будинку схема, принцип роботи
Сонце є потужним і нескінченним джерелом теплової енергії для нашої планети. Вона дістається нам абсолютно безкоштовно, звідси і виникла ідея використовувати її для потреб людини. Інша справа, що пристрої - перетворювачі сонячного випромінювання в тепло нині досить дороги. Навіть невеликий сонячний колектор заводського виготовлення коштує пристойних грошей. Зате власноруч змайструвати саморобний сонячний водонагрівач може будь-хто, а як це зробити, буде розказано в цій статті.
Принципі дії водонагрівача
Щоб взятися за справу з розумінням питання, слід спочатку розібратися, в чому полягає принцип роботи сонячного водонагрівача. Як приклад найкраще взяти заводський апарат, який в змозі підігрівати воду навіть в зимовий час, хоча в набагато менших обсягах, ніж влітку.
Пристрій являє собою батарею, зібрану з безлічі окремих елементів у вигляді скляних трубок.Внутрі кожної трубки, що виготовляється з кварцового скла, розташовується ще одна, пофарбована в чорний колір і наповнена речовиною, що випаровується при низьких температурах.
З метою не допустити втрат тепла зсередини, а також уникнути впливу навколишнього середовища зовні, з простору між трубками вилучене повітря. Кінці всіх елементів входять в горизонтальний колектор, де протікає вода, що нагрівається. Подібні вакуумні трубки для водонагрівача досить ефективно поглинають сонячне тепло і передають його воді за рахунок випаровування / конденсації речовини (робочого тіла).
Система функціонує в такий спосіб:
- під впливом сонячних променів робоче тіло перетворюється в пар і піднімається у верхню частину скляної колби;
- контактуючи крізь стінки з потоком води, речовина віддає йому теплову енергію і повертається в рідке агрегатний стан;
- підкоряючись силі тяжіння, робоче тіло стікає в нижню частину, де цикл починається заново;
- зазвичай сонячні водонагрівачі, що знаходяться на даху, приєднуються до додаткового змійовику бойлера непрямого нагріву. Таким способом здійснюється передача теплоти домашньої опалювальної мережі.
Примітка. Вакуумні трубки виготовляються з кварцового скла, яке, на відміну від звичайного, пропускає хвилі ультрафіолетового діапазону. Це дозволяє поглинати енергію сонця під час хмарності і в холодний період року.
Як неважко здогадатися, спорудити подібну конструкцію в домашніх умовах неможливо. Наведемо більш вдалий приклад: безнапірний водонагрівач, де відбувається передача тепла безпосередньо, без посередника. У прямокутний корпус з добре утепленій задньою стінкою поміщений змійовик з міді, підключений до накопичувального баку. У контурі природним чином циркулює вода, нагріваючись від сонця безпосередньо, внаслідок чого температура в накопичувальної ємності поступово зростає.
Трубка змійовика запрессована в металеву пластину - теплоприемник темного кольору, від впливу опадів вона захищена міцним склом. Даний сонячний накопичувальний водонагрівач не такий дорогий, як вакуумний, але і менш ефективний. Він добре діє тільки в сонячну безхмарну погоду. Зате його конструкція простіше і може бути реалізована в домашніх умовах.
Для довідки. Існує ще один спосіб скористатися енергією сонця - встановити звичайний водонагрівач на сонячних батареях, виробляють електрику. Але така система дуже дорога, хоча може функціонувати цілий рік.
вибір матеріалів
Отже, визначившись з концепцією майбутнього сонячного нагрівача для води, перейдемо до підбору матеріалів для теплообмінника. Тут є з чого вибирати, нагрівальний контур можна зробити з:
- мідної трубки - ідеальний варіант;
- чорних полімерних труб;
- секцій плоских сталевих радіаторів;
- алюмінієвих трубок.
Примітка. Майстри - умільці, давно втілили ідею в життя у себе вдома, застосовували в якості нагрівається контуру гумовий садовий шланг чорного кольору або теплообмінник від старого холодильника.
Найскладніше визначити теплообмінну поверхню змійовика. Якщо замість нього взяти сталеві радіатори, то довго думати не доведеться. Все одно більше 2 панелей в одному корпусі встановити не вийде, інакше конструкція буде занадто важкою. В інших випадках сонячний водонагрівач, зроблений своїми руками, треба розраховувати експериментальним шляхом. Сонячна активність в кожному регіоні різна, також грає роль розташування будинку та його орієнтація в просторі. Тому дати однозначні рекомендації про довжину змійовика з такого-то матеріалу важко, її треба визначити індивідуально.
Для виготовлення корпусу теплоприемника можна взяти дерев'яні дошки і лист фанери, а замість лицьовій панелі зі скла застосувати такий простий матеріал, як полікарбонат. Він прозорий і досить міцний, розбити його не зможе навіть сильний град.
Так що водонагрівач з полікарбонату вийде нічим не гірше скляного. Що стосується накопичувального бака, то його можна змайструвати з листового металу або придбати готову пластмасову або сталеву ємність. Сполучні труби найпростіше поставити полімерні, наприклад, з металопластику.
Рекомендації з виготовлення
Для тих, хто віддає перевагу прості рішення, є варіант, давно придуманий нашими дідами. На дах будинку або окремої душової встановлюється один або кілька баків, пофарбованих у чорний колір. Такий водонагрівач працює просто: тепла вода по вертикальній трубі з бочки тече прямо в душову, варто тільки відкрити кран. Для заповнення ємності до неї прокладається водопровідна магістраль. При гарній сонячній активності в літній час вода в бочці нагрівається буквально за кілька годин.
Простий бак на даху не зрівняється з сонячним колектором по ефективності, нехай навіть і саморобним. Тому, визначившись з розмірами теплоприемника, треба виготовити корпус, куди потім слід помістити змійовик. Переважно його зібрати з дерева, воно не так сильно пропускає тепло, як метал. Перед укладанням теплообмінника задню стінку необхідно утеплити шаром пінопласту. Загальна схема сонячного водонагрівача з накопичувальним і підживлювальних резервуаром представлена на малюнку:
Просто зібрати теплової приймач своїми руками - це ще не вся робота, потрібно його правильно задіяти в системі водопостачання. Показана на схемі сонячна водонагрівальна установка складається з бака - акумулятора, ємності підживлення і самого колектора. Не варто ставити зайве насосне обладнання, треба дозволити воді циркулювати природним чином. Необхідно простежити, щоб акумулятор стояв трохи вище теплоприемника, а подпиточной ємність - вище акумулюючої.
Резервуар для гарячої води слід обов'язково утеплити, для цього підійде будь-який рулонний матеріал. Щоб накопичувальний водонагрівач функціонував в автоматичному режимі, у другому бачку потрібно поставити поплавковий клапан, що реагує на зниження рівня рідини. До патрубку клапана підводиться труба від водопроводу. Тепер під час витрати в основному резервуарі при митті в його нижню зону буде подаватися холодна вода. Не забудьте передбачити вертикальний патрубок для випуску повітря, піднятий на необхідну висоту.
висновок
Завдяки сонячної енергії в теплу пору року ваш приватний будинок або дача може бути забезпечена гарячою водою, за яку не доведеться платити. Витрати, що доведеться понести при виготовленні водонагрівальної установки, мінімальні: треба купити труби, крани та інші потрібні матеріали. Вкладення коштів в саморобну систему можна порівняти з ціною заводських сонячних колекторів.