Саморобний сонячний водонагрівач
Простий, надійний і економічний сонячний водонагрівач
Основою мого водонагрівача є сонячний теплогенератор, що складається з двох тонкостінних сталевих штампованих забарвлених в чорний колір радіаторів, поміщених в обтягнутий поліетиленовою плівкою дерев'яний ящик. В роботі теплогенератора використовується ефект гарячого «ящика», тобто прямий нагрів води сонячною радіацією.
На рис. 1 показана схема сонячного водонагрівача. Циркуляцію води в нагрівальному контурі забезпечує властивість рідин при підвищенні температури змінювати (знижувати) свою щільність. Тому нагріта рідина піднімається вгору, поступаючись своїм місцем холодній воді. Зрозуміло, процес нагрівання води відбувається, поки світить і гріє сонце.
Мал. 1. Гідравлічна схема сонячного водонагрівача:
1 - зливний вентиль; 2 - радіатори (сонячний генератор); 3 - зворотна «холодна» труба; 4 - подає «гаряча» труба; 5 - дренажна труба; 6 - акумуляторний бак;
7 - живильний бак; 8 - кульовий поплавковий кран; 9 - водопровід; 10 - холодна вода; 11 - змішувач; 12 - труба підживлення акумуляторного бака; 13 - труба підведення гарячої води.
У даній гідравлічній схемі передбачено автоматичне підтримання постійного рівня води в ємностях. Так, при витрачанні води з акумуляторного бака (див. Рис. 1) рівень її в живильному баку знижується і тоді спрацьовує поплавковий кульовий клапан, в результаті чого живильний бак починає заповнюватися холодною водою з водопроводу. З живильного бака холодна вода (відповідно до закону «сполучених посудин») через трубу підживлення надходить в нижню частину акумуляторної ємності, так що вода в цих баках встановлюється на одному рівні. Відзначимо, що трубу підживлення акумуляторного бака вводять (вваривают) в нижню частину бака, а так як тепла вода знаходиться у верхній частині бака, то перемішування в ньому води практично не відбувається. Теплу ж воду забираємо з верхньої частини акумуляторного бака через трубу підведення гарячої води до змішувача.
Добре, коли вода у водопроводі є постійно, але при частих перебоях у водопостачанні, особливо при використанні води для поливу декількома споживачами одночасно, виникають певні труднощі. Зрозуміло, що при використанні гарячої води, остання в змішувач буде подаватися до тих пір, поки рівень води в акумуляторному баці не стане нижче рівня врізки труби підведення гарячої води до змішувача. Щоб забирати воду, що залишилася, я придумав нескладний пристрій. До кінця труби подачі гарячої води до змішувача (труба виступає за внутрішню поверхню стінки акумулятора бака на 50. 60 мм), приварив штуцер діаметром півдюйма і надів на нього гнучкий гумовий шланг (рис. 2). У свою чергу, у вільний кінець шланга вставив металеву вигнуту трубку і прикріпив «скотчем» до трубки і шлангу поплавок, в якості якого взяв поліетиленову пляшку. У спекотну сонячну погоду вода в моєму «гарячому ящику» нагрівається до 75 ° С. Правда, до ранку вона остигає до 40. 50 ° С, так що все одно в будь-який час можна прийняти душ.
Мал. 2. Пристрій забору гарячої води з акумуляторного бака:
1 - поплавок (пластикова пляшка); 2 - водозабірна трубка;
3 - гнучкий шланг.
У нічний час, коли температура повітря знижується, сонячний водонагрівач починає «опалювати вулицю», тобто відбувається перекачування теплоти з акумуляторного бака до радіаторів. Тому для збереження температури нагрітої води в акумуляторному баці на більш тривалий термін в гідросистемі передбачений вентиль, що перешкоджає циркуляції води між акумуляторним баком і радіатором (вентиль перекривають на ніч). (Чи потрібно? - Прим. Ред.). Акумуляторний бак з усіх боків бажано теплоізолювати. Ідеальний варіант - розмістити бак в дерев'яному коробі, заповнивши вільний простір між стінками короба і бака утеплювачем: пінопластом, сухими тирсою, мохом, навіть соломою.
Монтаж водонагрівальної установки починають з підбору ємностей для баків. При максимальному водорозборі в жаркий день з акумуляторного бака зазвичай вдається отримати (витіснити) приблизно 125 л гарячої води температурою 75 ° С. Отже, акумуляторний бак повинен бути обсягом більше 125 л. Звичайно, і поживний бак бажано мати неменшою ємності, так як в противному випадку останні порції води не встигнуть нагрітися в теплогенераторі до потрібної температури.
Напірні ємності (обидва бака) встановлюють на металевій конструкції зі старих труб діаметром не менше 50 мм. Баки розташовують на 500. 700 мм вище змішувача, що дозволить створити в гідросистемі душа постійне не надто високий тиск.
Ємності виконують з листової сталі товщиною 2 мм, але підійдуть і сталеві бочки відповідного обсягу. Маса накопичувального та поживного баків, заповнених водою, дуже значна, так що слід переконатися, що несуча конструкція установки має достатній запас міцності і витримає загальну масу напірних ємностей.
Зовнішні та внутрішні поверхні баків очищають від іржі, гарантують і фарбують олійною фарбою. Щоб в ємності не потрапляв різне сміття (пил, листя та ін.), Їх накривають щитами з дощок або дерев'яними рамами, обтягнутими поліетиленовою плівкою.
Подпітуючим пристроєм, що дозволяє працювати установці в автоматичному режимі, керує поплавковий клапан (кульовий кран), який застосовують в звичайних змивних бачках, так що його легко придбати в сантехнічному відділі господарських магазинів. Спосіб заповнення напірних ємностей водою залежить від місцевих умов і може здійснюватися або від водопровідної мережі або з резервного бака за допомогою насоса, або простим відром, встановивши для цього приставні сходи.
Теплогенератор ( «гарячий ящик») мого нагрівача виконаний з двох тонкостінних сталевих радіаторів (рис. 3). Згруповані секції радіаторів пофарбовані в чорний матовий колір і поміщені в дерев'яний ящик (короб), бічні стінки якого зібрані з струганих дощок товщиною 20. 25 мм і шириною 80 мм. Днище ящика, зашите оргалитом або ж фанерою, посилено чотирма брусками перетином 30х40 мм. Дно короба ретельно теплоизолируют. Утеплювач (пінопласт, сухі деревна тирса, поролон і т. Д.) Кладуть на дно короба, накривають листом оргалита або пакувального картону, а зверху розміщують секції радіаторів, з'єднаних між собою стандартними зжене, муфтами, куточками, трійниками і хрестовиною на 3/4 дюйма, так як діаметр вхідних і вихідних патрубків радіатора якраз 3/4 дюйма. Радіатори в коробі кріплять до ребер жорсткості (брусків) болтами М10. Кути короба посилені з зовнішньої сторони металевими смужками перетином 2,5х10 мм.
Мал. 3. Конструкція «гарячого ящика» (сонячного колектора):
1 - короб; 2 - зворотна «холодна» труба; 3 - подає «гаряча» труба;
4 - сталеві радіатори; 5 - ребра жорсткості (бруски); 6 - дренажний вентиль; 7 - оргалит; 8 - утеплювач (захисний екран не наведено).
Захисний екран на коробі виконаний з поліетиленової плівки, яку кріплять на коробі за допомогою драночних рейок і невеликих цвяхів. Операцію по обтягуванні короба плівкою виконують дуже акуратно, щоб забезпечити герметичність з'єднань, зменшуючи тим самим втрати тепла радіаторами в результаті конвекції. Внутрішню поверхню короба обов'язково слід просочити оліфою або відпрацьованим автомобільним маслом, так як під плівкою накопичується конденсат, що створює сприятливі умови для корозії металевих елементів сонячного генератора і сприяє гниттю дерев'яної конструкції короба зсередини. Із зовнішнього боку короб бажано пофарбувати сріблянкою або будь-якої світлою фарбою, щоб зменшити втрати на тепловипромінювання.
Короб сонячного генератора встановлюють з південної сторони ділянки під кутом 30. 45 ° до горизонту, щоб більшу частину дня сонячні промені падали на поверхню радіатора під кутом, близьким до прямого. Для цього слід забезпечити можливість повертати теплогенератор як по вертикалі, так і по горизонталі. Ступінь нахилу площини радіаторів залежить від географічної широти місця, де розташований сонячний водонагрівач. Для з'єднання окремих елементів сонячного водонагрівача в єдину робочу систему, знадобиться поливальний шланг і полдюймовой труби. При монтажі установки витримують мінімальні ухили труб для зливу води із системи. За допомогою штуцерів, а також перехідників з різьбами 1/2 дюйма і 3/4 дюйма батареї сонячного теплогенератора під'єднують гнучкими шлангами до акумуляторному баку з нагрітою водою. Шланги на штуцерах закріплюють хомутами.
Надійність роботи системи в значній мірі визначається герметичністю різьбових з'єднань, а також повітряними пробками (поява останніх в трубопроводах перешкоджають вільній циркуляції води). Тому до монтажу системи трубопроводів слід поставитися з особливою акуратністю і відповідальністю. Всі з'єднання герметизують, застосовуючи конопляну або лляну підмотування на фарбі або стрічку з фторопласту. Поліпшенню природної циркуляції води в системі сприяє теплоізоляція подає «гарячої» труби (див. Рис. 1), наприклад, поролоном, смуги якого за допомогою «скотча» прибинтовують до труби. Завершивши цю операцію, постарайтеся пофарбувати «забинтовану» трубу серебрянкой.
Заповнення системи водою найкраще робити через зливний вентиль (див. Рис. 1), що знаходиться в нижній частині теплогенератора. У цьому випадку буде стовідсоткова гарантія, що в трубах не утворюються повітряні «пробки», що виникають із-за того, що при монтажі трубопроводів не витримані «ухили» або є навіть «контр-уклону». Процес заповнення системи водопідготовки закінчують, коли з дренажної труби поллється вода. Далі приєднуємо живильний бак до водопроводу з холодною водою і відкриваємо видатковий вентиль на водопроводі (див. Рис. 1). Регулюючи (підгинаючи) держатель поплавка кульового клапана, добиваємося оптимального рівня води в живильному баку.
Холодну і гарячу воду в душі змішують за допомогою стандартного змішувача, що значно економить гарячу воду.
Усе. Наша установка готова до роботи. Під жаркими променями сонця заповнені водою радіатори тут же починають нагрівати воду, яка надходить в акумуляторний бак. Тепла вода, заповнюючи бак, витісняє при цьому холодну воду в сонячний генератор, тобто в радіатори. Процес циркуляції відбувається безперервно до тих пір, поки гріє сонце і поки температура води, що надходить в радіатори і акумуляторного бака, що не зрівняється з температурою води, що піднімається з радіаторів.
Зауважу, що сонячна водонагрівальна установка працює навіть в похмуру і хмарну погоду, але процес нагріву води, звичайно, відбувається повільніше.
У разі, якщо продуктивність сонячного тепловодогенератора вас не влаштовує, її можна збільшити, ввівши в теплову схему водопідготовки додаткові секції «сонячних теплогенераторів» (радіаторів).
Напередодні зимового сезону необхідно збезводнити систему через зливний вентиль (див. Рис. 1); відкрити вентиль змішувача; від'єднати душову установку. Далі, переконайтеся, що в радіаторах немає води, закрити штуцери прямого та зворотного труб «сонячного водонагрівача» пробками або шматочками поліетиленової плівки. Остання операція не зайва, так як навіть незначна кількість залишилася в системі води в зимовий період може деформувати і розірвати радіатор по зварному шву.
Температуру води в акумуляторному баці під час функціонування теплогенератора зазвичай визначають за допомогою манометра (рис. 4). U-подібна скляна трубка такого манометра з'єднана тонкою мідною трубкою з невеликим герметичним балончиком, наприклад, з-під дезодоранту. Балончик залишають плавати на поверхні води в акумуляторному баці, а U-подібну трубку, зрозуміло, виносять назовні. У скляну трубку наливають воду, а щоб вона не випаровувалася, в неї додають кілька крапель соняшникової олії. При підвищенні температури води повітря в балончику розширюється, в результаті підвищується рівень води у вільному кінці U-подібної трубки. (Взагалі-то такий манометр-термометр буде працювати, але недостатньо надійно. Справа в тому, що повітря в балончику розчиняється в воді, змінюючи показання приладу. - Прим. Ред.).
Мал. 4. Так контролюємо температуру води і її рівень
в акумуляторному баці:
1 - U-подібна скляна трубка з водою; 2 - тонка мідна трубка;
3 - балончик; 4 - пластикова пляшка; 5 - ролики; 6 - вантаж; 7 - бак.
Рівень води в акумуляторному баці легко визначити за допомогою поплавкового покажчика рівня з противагою. Як поплавка (див. Рис. 4) використовуємо пластикову пляшку об'ємом 350 мл. Пляшку наповнюємо піском так, щоб вона плавала, але не тонула. До поплавця кріпимо один кінець капронового шнура, а до іншого кінця шнура прив'язуємо противагу, по положенню якого і дізнаємося ступінь заповнення водою акумуляторного бака.
Всі складові елементи водонагрівальної установки прості і доступні для виготовлення установки своїми силами. Необхідні будматеріали та сантехнічне обладнання в даний час можна вільно придбати.
Так що тим, кого зацікавила моя система і хто любить майструвати, бажаю успіху.