Солнечный коллектор из пластиковых бутылок

 

Краткое содержание

1. Особенности использования прибора
2. Особенности конструкции и принципы работы
3. Сборка и модификации солнечных коллекторов
4. Коллектор с накопительной системой для нагретой воды
5. Коллектор с циркулирующей системой нагретой воды
6. Сборка трубных соединений
7. Последовательность сборки коллектора
8. Выбор места для установки
9. Заключение

Собственники загородных домов и дач зачастую считают, что источники альтернативной энергии — это дорогостоящие системы, состоящие из солнечных батарей, ветряных турбин и тепловых насосов.

Мало кто знает, что, затратив совсем небольшую сумму и потратив пару часов, из пластиковых емкостей можно сконструировать солнечный коллектор своими руками.

Такая несложная конструкция обеспечит вас горячей водой на протяжении всего дачного периода.

В этой статье вы узнаете, как из подручных материалов изготовить высокоэффективную систему для нагрева воды. Подробные инструкции по сборке таких систем, эффективность которых доказана на практике. Следуя рекомендациям, вы без труда соберете гелиоприбор для своих нужд.

Особенности использования прибора

В отличие от других солнечных систем, вырабатывающих тепло, солнечные коллекторы работают циклично — только при наличии солнечного света. То есть ночью и в пасмурную погоду тепловая энергия вырабатываться не будет.

Соответственно, эффективность автономной системы горячего водоснабжения на солнечной энергии напрямую зависит от продолжительности светового дня, которая определяется географическим расположением и временем года. Тем не менее собственноручно изготовленный солнечный коллектор позволяет обеспечить горячей водой домостроение, не имеющее возможности подключения к централизованным коммуникациям, а также частично — для обогрева помещений. Климатические условия региона также влияют на эффективность коллектора. Частые туманы или облачность снижают выработку тепловой энергии. Но даже в таких условиях солнечный коллектор способен улавливать рассеянный свет и оставаться достаточно результативным.

 

Особенности конструкции и принципы работы

Главным компонентом обычного гелиоприбора является пластина из меди с присоединенной трубкой.

Солнечные лучи интенсивно нагревают пластину, а она, в свою очередь, отдает нагретый воздух теплоносителю, протекающему по трубке. За счет естественной циркуляции или принудительной подачи нагретый теплоноситель распространяет тепло по всей системе.

Чтобы повысить эффективность поглощения тепла, пластину покрывают черной краской, уменьшая отражение лучей. Для удержания тепла пластину накрывают стеклом.

Для большей эффективности рекомендуется применять стекло с малым содержанием железа или же со специальным покрытием против бликов.

Для защиты стекла корпус прибора делают герметичным. Несмотря на различные улучшения, из-за неидеальности конструкции гелиоколлектора его эффективность все равно не слишком высока. Учитывая принцип работы и способы повышения производительности, можно сделать простую и недорогую модель коллектора из подручных средств.

Сборка и модификации солнечных коллекторов

Благодаря выпуклой форме бутылки солнечные лучи проникают почти вертикально даже во время рассвета и заката. Это позволяет устройству вырабатывать тепло как утром, так и вечером. Даже в горизонтальном положении «бутылочная линза» улавливает лучи восходящего и заходящего солнца.

Существует несколько разновидностей коллекторов из ПЭТ-бутылок:

• Бутылки служат резервуаром, где вода нагревается и затем сливается.
• Бутылки соединены с накопительным баком, обеспечивая циркуляцию и нагрев воды.
• Бутылки являются емкостью для хранения воды.
• Бутылки выступают герметичными емкостями для аккумуляции тепла.

Также конструкции различаются способом крепежа и расположением бутылок.

Коллектор с накопительной системой для нагретой воды

Для изготовления конструкции нам понадобится ПВХ-труба Ø50 мм, к которой присоединяются бутылки. Их количество зависит от диаметра трубы. В нашем случае использовалось 15 бутылок, таким образом получилась рабочий резервуар коллектора объемом 30 литров.

Места соединения бутылок и труб изолируются при помощи нанесения силиконового герметика для предотвращения протечек.

Чтобы соединить бутылки в целую энергосистему, в трубе, которая предназначена для подачи горячей воды, сверлятся отверстия. Лучше использовать перовое сверло для дерева Ø26 мм. Благодаря данному диаметру достигается плотная посадка бутылки по резьбе при закручивании. Для герметичности стыки можно дополнительно обработать термоклеем.

В верхней части каждой бутылки просверливают отверстия 2 мм для обеспечения циркуляции воды. В трубе делается отверстие, куда впоследствии ввинчивается штуцер для подключения к водопроводу, с другой — кран для слива нагретой воды в накопитель.

Для прочности конструкцию помещают в короб из доски шириной 150 мм. На дно можно положить пенопласт или пенополистирол 50 мм и закрыть фольгой или зеркалами для увеличения энергоэффективности прибора.

Бутылки окрашивают черной краской. Это увеличит поглощение солнечной энергии, лучше взять матовую аэрозольную краску для равномерного нанесения.

Далее можно закрыть короб стеклом для дополнительной герметичности и подключить коллектор к подаче холодной воды и к системе слива горячей в накопительный резервуар.

Однако практика показывает, что пластик при нагреве свыше 65°C деформируется, такое может произойти в жаркие дни. Поэтому лучше отказаться от покрытия стеклом, используя его только в пасмурную погоду, либо сделать возможность открывания стеклянной крышки для тепловой разгрузки коллектора.

Коллектор с циркулирующей системой нагретой воды

Этот вариант теплового коллектора похож на предыдущий, но имеет некоторые конструктивные отличия.

Для изготовления потребуются:

1. Труба ПВХ Ø20 мм и фитинги (уголки и тройники).
2. Роликовый труборез.
3. Резцы для труб.
4. Праймер (очиститель).
5. ПЭТ-бутылки.
6. Зеркала или тетрапаки из-под сока.
7. Стеклорез.
8. Нож.
9. Доски или фанера.
10. Матовая черная краска (термостойкая).
11. Резервуар накопительный.

Для монтажа используется труба ПВХ Ø20 мм. Ее горизонтальную часть режут на части, к которым методом холодной сварки присоединяют фитинги. То же самое проделывают и в нижней части коллектора. В итоге получается замкнутая система, о дальнейшей сборке расскажем далее.

Сборка трубных соединений

Для качественной резки лучше воспользоваться роликовым труборезом — он позволяет отрезать трубу без деформации и заусенцев. После нарезки трубы внутренней части снимается фаска при помощи фасочных резцов. Затем на глубину тройника или уголка ставится метка на торцах соединяемых труб. Поверхности труб и фитингов обрабатываются праймером (очистителем).

Далее при помощи кисти на наружную поверхность трубы и внутреннюю часть фитинга наносится клей. Труба вставляется в тройник или уголок и проверяется на 1/4 оборота, чтобы равномерно распределить клей. Важно: склеивание каждого соединения должно занимать не более 30 секунд. После фиксации убираются остатки клея.

Последовательность сборки коллектора

Подготовив верхнюю трубу и присоединив к ней вертикальные участки, приступаем к ПЭТ-бутылкам. В этой модели 4 вертикальных участка трубы длиной 1050 мм, на каждой размещается по 5 бутылок. Значит, необходимо 20 одинаковых ПЭТ-бутылок.

С каждой бутылки срезается дно. Для этого делается простой картонный шаблон, свернув отрезок 30 см в трубку. При помощи шаблона аккуратно срезается дно ножом. Шаблон позволяет быстро подготовить бутылки одного размера.

Затем готовится абсорбер для поглощения тепловой энергии. В качестве него используются разрезанные, вымытые и высушенные тетрапаки из-под сока. Для улучшения поглощения они окрашиваются черной матовой краской из баллончика.

После подготовки бутылок и абсорбера можно собирать коллектор. Последовательно надевая бутылки на трубки, размещаем в них развернутые тетрапаки, также можно использовать старые зеркала, предварительно нарезать их полосками по 20-50 мм.

После подготовки всех элементов можно приступить к сборке коллектора. Сначала на вертикальную часть трубки надевается бутылка вверх горлышком и в нее вставляется тетрапак или зеркало. Аналогично нанизываются остальные бутылки на трубы, которые затем соединяются фитингами с нижней трубой.

Для придания жесткости готовому коллектору изготавливается опора. Как и в первом варианте это может быть деревянный ящик, который обеспечит прочность конструкции и возможность перемещения к месту использования.

Каждая бутылка выступает своего рода небольшим утепленным резервуаром, нагреваясь изнутри от тетрапака и передавая тепловую энергию воде в трубах.

Выбор места для установки

Для максимальной эффективности улавливания солнечных лучей прибор ориентируют на юг с небольшим наклоном 10-15°. При таком положении он хорошо функционирует при любом расположении солнца. Нижнюю трубку конструкции подсоединяют к нижней части накопительного резервуара, а верхнюю примерно к его середине. Холодная вода из бака поступает по нижней трубке в коллектор, нагреваясь поднимается по верхней трубе обратно в резервуар. Таким образом происходит естественная конвекция воды по замкнутому контуру системы. Для интенсивной циркуляции резервуар размещают немного выше коллектора (не менее 30 см). Благодаря технически правильной установке коллектора и резервуара, возникает самопроизвольная циркуляция воды. При поступлении в резервуар холодной воды из водопровода происходит интенсивное смешивание, что снижает энергоэффективность прибора. Чтобы этого избежать, врезку в резервуар оборудуют турбулентным редуктором — трубкой с множеством отверстий, благодаря которым вода будет заполняться плавно, и холодная вода остается в нижней части резервуара, откуда и подымается в коллектор. Использование редуктора не дает смешиваться теплой и холодной воде. Коллектор подогревает воду только днем при солнце, поэтому необходимо как можно дольше сохранить нагретую воду в течение дня и вечера. Для этого бак необходимо дополнительно утеплить.

Заключение

Солнечный коллектор из пластиковых бутылок — это дешевый способ обеспечить загородный дом горячей водой для бытовых нужд. Но на случай длительной пасмурной погоды, особенно весенне-осеннюю период года, в накопительный резервуар имеет смысл врезать электрический ТЭН. В таком случае коллектор заработает как элемент целостной энергосистемы, давая возможность экономить деньги в солнечные дни.