Приятно, что рубрика журнала Homius «Истории» становится всё популярнее и некоторые авторы даже присылают продолжение своих статей и обзоров. Сегодня именно такой случай. В редакцию пришло ещё одно письмо от Владимира Алексеева из города Клин Московской области, уже знакомого нам по обзору способов использования . В этот раз Владимир решил продолжить тему и рассказать ещё о нескольких полезных вариантах.
В прошлом своём обзоре я сообщил о нескольких способах использования пластиковых бутылок для бытовых нужд. И вот, не удержался, решил продолжить тему. Ведь вариантов, как с пользой применить подобный материал, масса. Сегодня попробую описать наиболее интересные способы, которые помогут дачнику в его нелёгком труде. А начать бы хотелось с изготовления водосточной трубы, которую можно превратить в солнечный коллектор для летнего душа.
Вариант водосточной трубы, когда одна вставляется в другую почти до половины, известен всем. Сделать его несложно. Одна проблема – такой способ требует наличия приличного количества материала, а отходов в виде отрезанных донышек получается много. Как оказалось, есть менее затратный метод.
Для его осуществления понадобится:
- сверло диаметром 8 мм;
- перо шириной 12 мм;
- дрель или шуруповёрт.
Объём бутылки может быть любым, а вот горлышко обязательно должно быть узким. Для широкого потребуется другое перо.
Подготовка пластиковых бутылок к соединению
Сначала в дне бутылки, ровно по центру, нужно просверлить отверстие, диаметром 8 мм. Для того чтобы постоянно не менять местами сверло и перо, лучше сразу определиться с количеством бутылок, которое потребуется для получения нужной длины водостока.
Далее, в ход идёт перо. Здесь не следует сильно давить при сверлении. Лучше потратить немного больше времени, но при этом получить аккуратное ровное отверстие. По сути, для обычного водостока выполненной работы будет достаточно. Остаётся лишь ввернуть горлышко одной бутылки в отверстие, просверленное в дне другой. Ведь особая герметичность при изготовлении подобной водосточной трубы не нужна. Но такая конструкция может использоваться и в иных целях. На даче особенно востребован летний душ. Дальше речь пойдёт именно о нём.
В продолжение темы: солнечный коллектор для нагрева проточной воды
Представьте, что несколько рядов, собранных из тёмных бутылок описанным образом, разложены параллельно друг другу на крыше сарая, а на небольшом возвышении расположена ёмкость с водой. От нижней бутылки одного ряда проходит шланг, соединённый с донышком соседней линии. Получаем некоторое подобие змейки. То, что ёмкость расположена выше, обеспечивает необходимый напор. Получается, пока вода, прежде чем попасть в кран душа, пройдёт через несколько рядов тёмных бутылок и основательно прогреется. Сейчас расскажу, как сделать герметичную магистраль, способную выдержать небольшое давление.
Делаем герметичное соединение: что для этого нужно
Для того, чтобы соединение было не только герметичным, но и прочным (ведь давление воды будет пусть и не сильным, но достаточным), нужно подготовить некоторый инструмент. Для работы потребуется плашка для нарезки М27 (её также называют «леркой») и трубный метчик ¾″ (дюйма). Ещё один необходимый инструмент – клеевой термопистолет, который поможет герметизировать соединения.
Новая резьба на горлышке бутылки, поверх старой
Горлышко каждой бутылки необходимо прогнать леркой до ограничителя. Плашкодержатель здесь ни к чему, пластик очень мягок и легко поддаётся обработке. Но следует быть аккуратным, чтобы лерка заходила на горлышко ровно. В противном случае, при укладке коллектора на крыше, искривление может привести к появлению трещины в месте соединения, а значит, и протечке воды.
Внутренняя нарезка в донышке пластиковой бутылки
Теперь необходимо выполнить внутреннюю резьбу в донышке бутылки, куда будет вворачиваться горлышко. Для этого используем трубный метчик ¾ дюйма. Очень важно, чтобы шаг резьбы у плашки и метчика совпадал. Иначе ничего путного из нашей затеи не выйдет.
При этой нарезке метчикодержатель также не требуется. Для начала берём метчик в одну руку, а второй придерживаем пластиковую бутылку за бок, как можно ближе к донышку, где её плотность больше. Не торопясь проворачиваем метчик по часовой стрелке. Пластик очень мягок, поэтому выворачивать метчик после каждого 1-2 оборотов (как в случае с металлом) нет необходимости. В среднем, на одну бутылку уходит не более минуты. Количество пластиковых бутылок может быть различным, в зависимости от параметров крыши, на которой будет располагаться коллектор. Также стоит отметить, что чем длиннее получится магистраль из пластиковых бутылок, тем сильнее и быстрее будет нагреваться вода в солнечную погоду.
Сборка магистрали солнечного коллектора из пластиковых бутылок
После того, как внутренняя и наружная резьба на всех бутылках будет готова, можно приступить к сборке солнечного коллектора. Здесь всё не сложнее детского конструктора. Просто вкручиваем горлышко одной бутылки в донышко другой.
Рассчитав по длине, какое количество пластиковых заготовок необходимо, собираем несколько полос, раскладывая их параллельно на земле. Таким образом, можно определиться и с шириной будущего коллектора. Располагаться на крыше магистрали будут также в определённом порядке. Вода из ёмкости должна подаваться в отверстие на донышке первой линии. Вторая линия будет расположена в обратном направлении. Получается, что поток воды должен всегда быть направлен от донышка к горлышку. Количество линий имеет значение только для владельца, никакого влияния на напор воды оно не оказывает.
Многие могут спросить, почему необходимо соблюдать направление бутылок. Здесь главная проблема в попадании различного мусора, веток, листьев в резервуар за время дачного простоя (осень-весна). Если бутылки будут расположены наоборот, и вода вместе с мусором пойдёт от горла к донышку, отверстие попросту забьётся, и промыть магистраль станет довольно проблематично. В нашем же случае, достаточно наполнить и слить одну ёмкость в начале дачного сезона, чтобы избавиться от мусора полностью.
Теперь отрезаем несколько кусков садового шланга и соединяем полосы в единую магистраль. Хотя эту работу можно выполнить уже на крыше, как говорится «по месту». Пора приступать к герметизации соединений. Термоклей отлично подходит для этого. Каждое соединение тщательно промазываем расплавленным полиэтиленом, уделяя особое внимание местам стыковки шланга с пластиковой бутылкой. После того, как процедура будет завершена, а клей застынет, можно будет даже поставить каждую линию под наклоном от земли до крыши – перегибов не будет. Такая конструкция довольно прочна и выстоит не менее 4-5 сезонов (судя по тому, как ведёт себя термоклей при перепадах температур).
Для того чтобы солнечный коллектор из пластиковых бутылок прослужил дольше, не стоит по осени оставлять закрытым вентиль, иначе оставшаяся внутри магистрали вода замёрзнет и попросту раздавит стенки. А вот при открытом кране она вытечет. Пусть не вся, но то, что останется, уже не сможет причинить вреда конструкции. И, приехав в следующий сезон, дачник будет уверенным, что без душа он точно не останется.
Когда на улице жарко, в мире существенно возрастает количество такого мусора как пластиковые бутылки. Это бутылки от минеральной воды, от соков, пива и много другого. Одним автором был предложен способ, как этот материал можно использовать при создании очень полезной самоделки . Речь идет о таком устройстве как солнечный коллектор, который позволяет получать бесплатно горячую воду от солнечной энергии.
Автором этой самоделки стал бразилец по имени Jose Alano. Ее особенность в том, что такой коллектор способен активно работать как при восходе, так и закате солнца. Все дело в том, что солнечные лучи проникают сквозь бутылку и нагревают воду. Если же говорить о коллекторах со стеклом, то там солнечные лучи отражаются от поверхности, если не проходит под углом близкому к 90 градусам.
Материалы и инструменты для самоделки:
- пластиковые бутылки (их количество зависит от масштаба коллектора);
- тетра пака от сока или молока;
- ПВХ труба с внешним диаметром 20 мм и тройники (можно использовать медную трубку, но это дорогой материал);
- картон;
- канцелярский нож;
- черная термостойкая краска;
- ножницы;
- накопительный бак.
Процесс изготовления коллектора:
Шаг первый. Подготовка бутылок
Для создании коллектора нужны бутылки одинаковой формы, поэтому нужно немного постараться и найти их подходящее количество. Это нужно для того, чтобы можно было вставить бутылки друг в дружку, таким образом, образуется цепь из бутылок.
Когда бутылки найдены, нужно их вымыть и снять этикетки. Далее берется картон и из него изготавливается шаблон. Впоследствии, используя этот шаблон, у бутылок нужно отрезать нижнюю часть на заданном уровне. Это удобно делать канцелярским ножом.
Шаг второй. Делаем абсорбер
Чтобы сделать абсорбер понадобится тара от молока или соков (тетра паки). Пакеты нужно хорошенько промыть, поскольку содержимое при нагревании закиснет, и будет издавать неприятный запах. После сушки материал нарезается так, как указано на картинках. После этого его нужно покрасить черной краской (термостойкой).
Шаг третий. Собираем коллектор
Теплообменник собирается из ПВХ труб, диаметр которых составляет 20 мм. Для этих целей нужно использовать только те трубы, которые предназначены для горячего водоснабжения. Уголки и тройники в верхней части соединяются с помощью клея для ПВХ. Чтобы повысить КПД коллектора, трубы нужно покрасить в черный цвет.
Собирается конструкция следующим образом. Сперва нужно взять бутылку и надеть ее на бутылку горлышком вперед. Затем берется абсорбер (тетра пак) и вставляется в бутылку до упора. Длина трубы составляет порядка 105 см, при этом количество бутылок на ней собранных таким образом не должно быть более пяти.
Шаг четвертый. Установка коллектора
Для установки коллектора понадобится деревянная или металлическая опора. Его нужно развернуть так, чтобы на него падало солнце, нужно ориентироваться на южном направлении.
Чтобы вода могла циркулировать естественным образом, бак нужно разместить по уровню выше коллектора. Теперь холодная вода будет опускаться вниз, так как она тяжелее, а горячая будет расширяться и поступать в бак. Расстояние от коллектора до бака должно быть минимум 30 см, тогда циркуляция будет проходить с нужной интенсивностью. Благодаря такому подходу никакие помпы не будут нужны. Бак нужно утеплить, чтобы снизить тепловые потери.
Еще систему можно оснастить турбулентным редуктором. Он нужен для того, чтобы горячая вода поступала в бак плавно и без напора, при этом плавно перемешиваясь с холодной. Изготавливается он из бутылки с закрытым дном, в ней нужно сделать ряд отверстий.
Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.
Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.
Из чего можно сделать гелиосистему
Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:- корпус;
- абсорбер;
- теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;
- отражатели для фокусировки солнечных лучей.
- Абсорбция тепла - солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.
- Теплопередача - абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом.
- ГВС
- используется два принципа подогрева горячей воды:
- Прямой нагрев - горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
- Второй вариант
- обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.
Теплоноситель разогревает змеевик, посредством чего и передает тепло воде, находящейся в емкости. При открытии крана нагретая вода из теплоаккумулирующей ёмкости поступает к точке водоразбора. Особенность гелиосистемы с косвенным нагревом в способности работать в течение всего года.
Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:
- поликарбоната;
- вакуумных трубок;
- ПЭТ бутылок;
- пивных банок;
- радиатора холодильника;
- медных трубок;
- ПНД и ПВХ труб.
Коллектор из поликарбоната
Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:
- две штанги с нарезанной резьбой;
- пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;
- пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;
- 2 заглушки.
Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.
Коллектор из вакуумных трубок
В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.
Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.
Гелиосистема из пластиковых бутылок
Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:- 12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;
- 8 Т-образных переходников;
- 2 колена;
- рулон тефлоновой пленки;
- 2 шаровых крана.
В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.
Коллектор из алюминиевых пивных банок
Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.
Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:
- банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;
- теплообменник - используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;
- клей для склеивания банок между собой;
- селективная краска.
Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.
Гелиосистема из холодильника
Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.
Коллектор из медных трубок
Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:- трубы диаметром 1 1/4", используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;
- трубы на 1/4", используемые в системах кондиционирования;
- газовая горелка;
- припой и флюс.
Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов
При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.Из металлопластиковой трубы гелиосистемы не делают из-за резиновых уплотнителей фитингов, не выдерживающих сильного нагрева. При интенсивном солнечном излучении нагрев в коллекторе достигает 300°С. При перегреве уплотнительные прокладки обязательно дадут течь.
Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.
Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:
- Солнечный коллектор из ПНД трубы - для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.
- Солнечный коллектор из ПВХ труб - популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.
Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:
Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.
Как сделать селективное покрытие
Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:
- Самодельное селективное покрытие коллектора - используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.
- Специальные абсорбирующие покрытия - можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.
Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.
Самодельная или заводская гелиосистема - что лучше
Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой - то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.
Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.
Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.
Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя
О солнечных водонагревателях (солнечных водяных коллекторах) вообще…
Подавляющее большинство дачников хотело бы иметь на даче душ с солнечным подогревом воды. Но дальше примитивной бочки, установленной на крышу душевой кабинки дело обычно не идет. 99% не догадываются соорудить вокруг этой бочки даже простейший каркас и обтянуть его полиэтиленовой пленкой (что повысило бы использование солнечной энергии раза в 2, как минимум! Попробуйте войти в закрытую пленочную теплицу в солнечный день!). Наиболее продвинутые вставляют в эту бочку ТЭН (термоэлектрический нагреватель) и усердно греют им атмосферу.
Между тем, наверное каждый школьник знает, что на каждый квадратный метр поверхности перпендикулярный солнечным лучам, падает 600-1000 Ватт энергии в час! Ну просто грех ее не использовать в летнее время! Когда особенно приятно после жаркого дня принять душ перед сном, да и в течении дня освежиться не помешает. Но ведь не ледяной же водой из скважины или колодца.
Те, кто был в Греции или Италии, наверняка обратили внимание, что практически на каждом доме стоит гелиоколлектор-водонагреватель. Хотя устроены они в принципе, достаточно просто, в их работе есть много нюансов. Например – постоянный подпор воды, термоизоляция накопительного бака, организация циркуляции воды между баком и собственно коллектором и т.д.
Но самостоятельное изготовления подобных систем чрезвычайно и трудоемко, и дорого, и вобщем, при дилетантском подходе сулит больше хлопот, чем выгоды.
В самом деле, надо сделать герметичный коллектор, организовать циркуляцию воды и ее регулярное пополнение, избежать перемешивание уже нагретой воды со свежей холодной. А на зиму все это дело сливать (у нас тут не Греция с +12 в январе). И чего ради? Толи дело родная железная бочка! Налил – нагрелась, слил на зиму – нет проблем. Ну и что, что работает она всего 10-15 раз в г.. Зато без хлопот.
Вот все эти проблемы и удерживают дачников от создания нормального и эффективного солнечного коллектора водонагревателя.
Но мне кажется, что при использовании пластиковых бутылок многие проблемы решаются. Остаются все «прелести» простоты примитивного «бочкового» солнечного водонагревателя и добавляются преимущества настоящего коллектора, с циркуляцией воды. И эти преимущества станут очевидны по ходу описание водонагревателя.
Солнечный водонагреватель коллектор из пластиковых бутылок.
Что такое пластиковая ПЭТ бутылка, вам объяснять не надо. Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные из под газированной питьевой воды. Хотя не знаю, с темными бутылками я не экспериментировал.
Если в такую бутылку налить воды и поставить на солнце, вода в ней довольно быстро нагреется. Но бутылка имеет весьма ограниченный объем! 2-2,5 литра максимум. А что бы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50-60, лучше больше 100.
Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Что бы холодная вода могла в них втекать, а теплая – вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии. Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т.е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!
Вначале я хотел организовать проточность бутылки через создание специальной пробки. Например с соосными трубками. В одну втекает, в другую вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нормального классического солнечного коллектора. Поэтому я решил пойти другим путем – соединением бутылок и созданием из них своеобразной прозразной трубы, которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.
Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, я подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло – кольцевая пилка для сверления отверстий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70-100 руб). При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручивается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным сверлом 6-8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т.к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив – пупырышек. Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, что бы сверло не рыскало.
Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось, не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на применение силиконовых герметиков. Тщательно обезжирив поверхности ацетоном, я намазал резьбу бутылки и ввинтил ее в донышко. А потом обильно замазал стык герметиком и снаружи. Для надежности оставил бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3-4 мм/сутки, как сказано в инструкции).
Поскольку я всего лишь собирался отработать технологию и провести опыт, я ограничился последовательным соединением всего 3 бутылок.
Герметичность стыков получилась абсолютная! На фото бутылки с водой лежат на картоне и как видите, никаких потеков воды! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ – ножом не отковырнешь!
За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода великолепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора – водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки ок. 35 см). Т.е. площадь коллектора составила 0,1 килоВ. метр, а емкость ок. 6 литров. Нетрудно подсчитать, что на 1 килоВ. метре уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по киловатту энергии! Да эту воду не то что нагреть – вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40-45 градусов можно 2-3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.
Теперь собственно о проекте водонагревателя.
Например, мы делаем 10-20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5-6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому мы соединим наши модули параллельно! И будем использовать из в режиме бочки: налил – нагрел – использовал (или слил в термоизолированный накопитель).
Что бы подключить все наши модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, например, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле. Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность, просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввинтить модуль в пробку.
Модули, разумеется должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верхней бутылке модуля необходимо просверлить небольшое отверстие, 2-3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например от насоса или водонапорного бака, на рисунке Вент.2). А другой вентиль будет разборный, через него будет сливаться теплая вода (на рисунке Вент. 1).
Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим образом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сообщающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый.
Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2 и водонагреватель начинает свою работу.
Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1 и нагревшаяся вода начинает стекать из разборной трубы.
Вот собственно и все. Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.
Немного о конструкции.
Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика желательно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэтилен («пеноплекс»). Верх ящика затянуть полиэтиленовой пленкой или стеклом, что бы ветер не охлаждал бутылки.
Угол наклона – минимальный, градусов 10-20-30, не более. Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отношению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются. Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад давления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок. Хотя я при испытаниях ставил свой 3-х бутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,1 атм., при работе я бы рисковать не стал.
Размер всего водонагревателя – на вкус создателя. Для 200 литров потребуется ок. 110 бутылок, которые займут площадь ок. 3 килоВ.метров. Правда и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!
Можно использовать нагреватель в режиме «налил – вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды.
Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на солнце).
Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость) однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги. Ну труба, пара вентилей и 2-3 тюбика силиконового герметика по 45-50 руб/шт. А бутылки из под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и знакомых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок и сможете сделать себе очень достойный и производительный солнечный водонагреватель. Итого: 300-500 рублей максимум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!
Константин Тимошенко, www.delaysam.ru
СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ ИЗ ПЛАСТИКОВЫХ БУТЫЛОК
О солнечных водонагревателях (солнечных водяных коллекторах) вообще…
Подавляющее большинство дачников хотело бы иметь на даче душ с солнечным подогревом воды. Но дальше примитивной бочки, установленной на крышу душевой кабинки дело обычно не идет. 99% не догадываются соорудить вокруг этой бочки даже простейший каркас и обтянуть его полиэтиленовой пленкой (что повысило бы использование солнечной энергии раза в 2, как минимум! Попробуйте войти в закрытую пленочную теплицу в солнечный день!). Наиболее продвинутые вставляют в эту бочку ТЭН (термоэлектрический нагреватель) и усердно греют им атмосферу.
Между тем, наверное каждый школьник знает, что на каждый квадратный метр поверхности перпендикулярный солнечным лучам, падает 600-1000 Ватт энергии в час! Ну просто грех ее не использовать в летнее время! Когда особенно приятно после жаркого дня принять душ перед сном, да и в течении дня освежиться не помешает. Но ведь не ледяной же водой из скважины или колодца.
Те, кто был в Греции или Италии, наверняка обратили внимание, что практически на каждом доме стоит гелиоколлектор-водонагреватель. Хотя устроены они в принципе, достаточно просто, в их работе есть много нюансов. Например - постоянный подпор воды, термоизоляция накопительного бака, организация циркуляции воды между баком и собственно коллектором и т.д.
Но самостоятельное изготовления подобных систем чрезвычайно и трудоемко, и дорого, и вобщем, при дилетантском подходе сулит больше хлопот, чем выгоды.
В самом деле, надо сделать герметичный коллектор, организовать циркуляцию воды и ее регулярное пополнение, избежать перемешивание уже нагретой воды со свежей холодной. А на зиму все это дело сливать (у нас тут не Греция с +12 в январе). И чего ради? Толи дело родная железная бочка! Налил - нагрелась, слил на зиму - нет проблем. Ну и что, что работает она всего 10-15 аз в году. Зато без хлопот.
Вот все эти проблемы и удерживают дачников от создания нормального и эффективного солнечного коллектора водонагревателя.
Но мне кажется, что при использовании пластиковых бутылок многие проблемы решаются. Остаются все «прелести» простоты примитивного «бочкового» солнечного водонагревателя и добавляются преимущества настоящего коллектора, с циркуляцией воды. И эти преимущества станут очевидны по ходу описание водонагревателя.
Солнечный водонагреватель коллектор из пластиковых бутылок.
Что такое пластиковая ПЭТ бутылка, вам объяснять не надо. Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные из под газированной питьевой воды. Хотя не знаю, с темными бутылками я не экспериментировал.
Если в такую бутылку налить воды и поставить на солнце, вода в ней довольно быстро нагреется. Но бутылка имеет весьма ограниченный объем! 2-2,5 литра максимум. А что бы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50-60, лучше больше 100.
Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Чтобы холодная вода могла в них втекать, а теплая - вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии. Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т.е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!
Вначале я хотел организовать проточность бутылки через создание специальной пробки. Например с соосными трубками. В одну втекает, в другую вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нормального классического солнечного коллектора. Поэтому я решил пойти другим путем - соединением бутылок и созданием из них своеобразной прозразной трубы, которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.
Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, я подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло - кольцевая пилка для сверления отверстий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70-100 руб). При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручивается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным сверлом 6-8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т.к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив - пупырышек. Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, что бы сверло не рыскало.
Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось, не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на применение силиконовых герметиков. Тщательно обезжирив поверхности ацетоном, я намазал резьбу бутылки и ввинтил ее в донышко. А потом обильно замазал стык герметиком и снаружи. Для надежности оставил бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3-4 мм/сутки, как сказано в инструкции).
Поскольку я всего лишь собирался отработать технологию и провести эксперимент, я ограничился последовательным соединением всего 3 бутылок. Герметичность стыков получилась абсолютная! На фото бутылки с водой лежат на картоне и как видите, никаких потеков воды! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ - ножом не отковырнешь!
За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода великолепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора - водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки ок. 35 см). Т.е. площадь коллектора составила 0,1 кв. метр, а емкость ок. 6 литров. Нетрудно подсчитать, что на 1 кв. метре уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по киловатту энергии! Да эту воду не то что нагреть - вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40-45 градусов можно 2-3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.
Теперь собственно о проекте водонагревателя.
Например, мы делаем 10-20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5-6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому мы соединим наши модули параллельно! И будем использовать из в режиме бочки: налил - нагрел - использовал (или слил в термоизолированный накопитель).
Что бы подключить все наши модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, например, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле. Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность, просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввинтить модуль в пробку.
Модули, разумеется должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верхней бутылке модуля необходимо просверлить небольшое отверстие, 2-3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например от насоса или водонапорного бака, на рисунке Вент.2). А другой вентиль будет разборный, через него будет сливаться теплая вода (на рисунке Вент.1).
Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим образом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сообщающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый. Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2 и водонагреватель начинает свою работу.
Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1 и нагревшаяся вода начинает стекать из разборной трубы.
Вот собственно и все.
Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.
Немного о конструкции.
Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика желательно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэтилен («пеноплекс»). Верх ящика затянуть полиэтиленовой пленкой или стеклом, что бы ветер не охлаждал бутылки.
Угол наклона - минимальный, градусов 10-20-30, не более.
Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отношению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются.
Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад давления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок. Хотя я при испытаниях ставил свой 3-х бутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,1 атм., при работе я бы рисковать не стал.
Размер всего водонагревателя - на вкус создателя. Для 200 литров потребуется ок. 110 бутылок, которые займут площадь ок. 3 кв.метров. Правда и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!
Можно использовать нагреватель в режиме «налил - вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды.
Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на солнце).
Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость) однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги. Ну труба, пара вентилей и 2-3 тюбика силиконового герметика по 45-50 руб/шт. А бутылки из под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и знакомых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок и сможете сделать себе очень достойный и производительный солнечный водонагреватель. Итого: 300-500 рублей максимум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!
* * *
Экспериментируя с элементами проточно - накопительного солнечного водонагревателя из пластиковых ПЭТ бутылок, я как то заметил, что температура темной (коричневой) бутылки из под пива, даже на ощупь выше, чем у прозрачной из под воды. Это натолкнуло меня на мысль провести простой эксперимент с бутылками разных цветов и видов, с целью выявить самые эффективные из них с точки зрения нагрева.
В самом начале я считал, что нет лучше бутылки для водонагревания, нежели прозрачная. Солнце греет воду непосредственно, без посредников. Как же я заблуждался! Самые первые результаты опытов развеяли мои теории в пух и прах.
Условия проведения эксперимента были просты. Я просто выставил ряд бутылок у стенки сарая, которая обращена примерно на юго-восток. Поскольку условия для всех бутылок были совершенно одинаковы, я никак их не термоизолировал и ориентировал. Т.е. именно так, в спартанских условиях эта бывшая в употреблении ПЭТ тара и должна была проявить свой истинный характер.
Были подготовлены бутылки согласно списку в таблице. При этом я использовал следующие соображения.
1) Подразумевалось, что экранирование задней (неосвещенной части бутылки) алюминиевой фольгой позволит отразить непоглощенные водой ИК-лучи и отразить их обратно в бутылку.
2) Зачернение задней части бутылки (резино-битумной мастикой из аэрозольного баллончика) позволит «поглотить» прошедшие через бутылку ИК-лучи. Одна из бутылок была зачернена сплошь, т.е. со всех сторон и стала черной и матовой.
Все было сделано накануне и на следующий день все бутылки встретили рассвет на месте проведения эксперимента. Учитывалось и температура окружающего воздуха (в тени поблизости) и ветер, обдувающий бутылки.
Солнце в этот день светило сквозь небольшую дымку, т.е. не давало полного накала, но поскольку все были в равных условиях, это можно не учитывать.
Результаты этого эксперимента приведены в таблице. Кстати, если кто то думает, что вода в 52 градуса - это «так себе» - попробуйте подержать в ней руку, хотя бы минуты 2… Только запасите послеожоговой мази побольше… А заодно измерьте температуру горячей воды из крана в квартире. Вряд ли она будет сильно выше.
Какие выводы можно сделать?
1. Собственно прозрачная вода - весьма плохой поглотитель ИК-лучей. Они практически проходят сквозь нее не задерживаясь. Как видите, прозрачная бутылка осталась самой «холодной». Нагрев можно смело отнести за счет неабсолютной прозрачности самой бутылки, а не непосредственного нагрева воды в ней.
2. Наличие фольги на задней стенке бутылки так же слабо влияет на нагрев. Уж не знаю почему. Возможно нагрев происходит только на передней стенке бутылки, возможно фольга кроме линзы отражателя выполняет еще и роль радиатора - охладителя.
3. Прозрачная с зачерненным дном выглядит уже гораздо лучше (на 8 %). Но очевидно, тут начинало сказываться и изменение угла освещения солнцем. По мере изменения угла освещения, изменялась и площадь задней поглощающей поверхности.
4. Лучше всех проявила себя именно полностью зачерненная бутылка. Черная матовая поверхность практически полностью поглощала ИК-лучи. А поскольку ПЭТ бутылка круглая, угол освещения не имеет принципиального значения.
5. Так же весьма неплохо проявили себя и бутылки из темного пластика. Это говорит о том, что поглощение тепла ПЭТ-бутылками идет в основном стороной, обращенной к солнцу. И очень слабо - собственно «внутренностями» бутылки (водой). И совсем никак - задней стороной.
Это позволяет сделать вывод о том, ЧТО собственно должен представлять из себя солнечный коллектор из пластиковых ПЭТ бутылок.
Это должен быть ящик, с хорошо утепленным дном, куда уложены ПЭТ бутылки.
Сторона бутылок, обращенная к солнцу, должна быть зачернена какой либо матовой краской (тот же «Кузбасс-лак» или резино-битумная мастика). Сверху ящик закрыть либо тонким стеклом, либо затянут полиэтиленовой пленкой, для защиты от ветра.
Такая конструкция солнечного проточного или накопительного нагревателя из ПЭТ бутылок будет самой эффективной. Кстати, эти же результаты позволяют прикинуть конструкцию и наиболее эффективного «классического» водонагревателя. Совершенно очевидно, что его «зеркало» вовсе не обязательно должно быть прозрачным. А уж если оно прозрачное - то «дно» должно быть абсолютно теплопоглощающим.
Теперь поговорим о «месте» такого нагревателя в системе дачного водоснабжения горячей водой.
Разумеется, наличие на крыше подобного нагревателя еще не гарантирует, что у вас будет горячая вода. Бывают и продолжительные ненастья, и по ночам, особенно в демисезонье, вода будет в таком нагревателе сильно остывать.
Мне думается, что подобный водонагреватель выполняет 2 функции.
А) Позволяет вам за «сущие гроши» убедиться, что солнечный водонагрев возможен и это реальность. Ведь не каждый решится вот так с бухты-барахты строить солнечный коллектор, вкладываясь в солидные деньги ради пока эфемерной экономии электричества, дров, денег. Этот водонагреватель за 500 рублей окупится за сезон и даст вам прочувствовать прелесть момента.
Б) Этот водонагреватель позволит РЕАЛЬНО вам экономить деньги в виде дров, электричества, газа и т.д. работая в качестве системы водоподготовки для ЛЮБОГО промышленного водонагревателя.
Расход горячей воду в каждой семье свой. Но в любом случае, она должна быть и всегда. Поэтому, как только заканчивается нагрев воды в солнечном коллекторе, ее сразу следует отправить в хорошо термоизолированный накопитель, из которого и происходит расход горячей воды. В этом же накопителе должен быть установлен и ТЭН, который позволит получить горячую воду в период продолжительного ненастья. Либо к нему можно подвести дровяную водогрейку.
Но в любом случае, собственно солнечный водонагреватель - лишь часть системы подготовки горячей воды. Тогда горячая вода будет в доме или душе всегда и круглосуточно. Хотя конечно его можно использовать и сам по себе. Просто горячая вода буде готова к обеду.
"Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.
