Инженерные системы

Солнечный водонагреватель своими руками

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.

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 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 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 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 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 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 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)