Солнечный коллектор? Почему бы и нет!
Меня давно привлекают источники энергии, использующие природные явления. Солнце, ветер, течение воды - все можно пустить себе на пользу. Но до сих пор руки не доходили взять и сделать что-нибудь. Этим летом, наконец, решился. Взялся пока за самый простой и одновременно востребованный вариант - солнечный коллектор для нагрева воды. В принципе, нагревать воду им можно для любых целей, но чтобы не затягивать процесс, пока ограничился нагревом воды просто для летнего душа, тем более, что для этого был повод - отец в дальней части двора расчистил площадку и построил отличный новый летный душ, взамен уже порядком поизносившегося старого.
В принципе, если поставить на летний душ бочку, окрашенную в черный цвет, с 50-70 литрами воды - к вечеру она нагревается и так градусов до 27-30, в зависимости от погоды. Но хочется большего :) Во-первых, 70 литров теплой воды все-таки иногда не хватает - нас иногда собирается по пять-семь человек и такой объем воды, конечно, явно недостаточен для всех. Приходится включать газовую колонку и хоть это и небольшие сравнительно расходы, но экономика должна быть экономной, плюс спортивный интерес заставили меня заняться изготовлением солнечного коллектора. Колхозить на коленке не хотелось, но и покупать ради такого дела коллектор промышленного изготовления с вакуумными трубками за вполне приличные деньги тоже было бы чересчур, поэтому к вопросу подошел более-менее ответственно - закупил в интернет-магазине [здесь могла бы быть ваша реклама :)] 15 шт. медных труб по 2.5 метра длиной и диаметром 15 мм, 30 шт тройников, две заглушки и два латунных переходника на резьбу. Ну и газовую горелку с припоем и флюсом, само собой, чтобы весь этот суповой набор спаять в нормальную решетку .
Тройники надо между собой соединять муфтами - по сути это просто короткие отрезки тех же самых 15 мм труб, и они хоть и продаются и стоят недорого (кажется, около 1 грн), но их я покупать не стал - 2.5 метра трубы для меня были избыточной длины, так что я обрезал их до 2.2 метра, а обрезки порезал на пятисантиметровые куски, которые и выполняли в моем случае роль муфт. Для резки медных труб есть специальные резаки, но мне что-то не захотелось его покупать ради разовой работы, поэтому резал обычной болгаркой - получалось менее ровно и срез приходилось зачищать напильником, но это не большая проблема.
В общем, когда все было нарезано, пришло время пайки. Паяли вдвоем с отцом (собственно, весь коллектор мы сделали с ним на пару), сначала припаивали муфты к тройникам, а потом уже их соединяли в группы по 15 штук - по числу труб. Паяли медные трубы первый раз в жизни, в теории я все изучил и на практике это оказалось не так и сложно. Конечно, из-за неопытности был слегка увеличен расход припоя, но не сильно, а к концу пайки уже получалось и быстро и качественно.
После сборки двух групп из тройников и муфт, вставили в них длинные трубы и запаяли всю решетку в сборе. Получилось не идеально, но достаточно неплохо, чтобы не переделывать. Казалось, что основная часть сделана, но на практике еще было работы едва ли не в три раза больше.
Следующим этапом было изготовление корпуса коллектора. Сделали его из OSB-3 (днище) и 20 мм х 100 мм брусков дерева (боковины). Размеры корпуса сделали максимально близкими к размерам решетки коллектора, было даже опасение, что не сможем вставить входную и выходную трубы в отверстия корпуса, но решетка из-за своих размеров оказалось вполне гибкой и этот этап затруднений не вызвал. На дно коллектора уложили 5 см слой минеральной ваты для минимизации теплопотерь, а на него - лист железа, в качестве абсорбера.
После чего можно было укладывать решетку коллектра в корпус. Все прошло на ура, жаль этого момента на фото не сохранилось. Следующим этапом была покраска внутренностей в черный цвет, для меньших отражений солнца и лучшего прогрева труб и абсорбера. Для этого почти хватило одного баллона аэрозольной краски, но все-таки остались незакрашенные места и пришлось купить еще один. После покраски коллектор стал выглядеть гораздо презентабельнее и почти готовым. Остался последний этап - стекло.
Со стеклом были свои сложности. Изначально я хотел вообще поставить стеклопакет (возможно в следующем коллекторе я так и сделаю), но цельный стеклопакет 4-6-4 и даже 4-10-4 таких размеров никто делать не брался, а делать его из двух частей и поиметь еще один стык не хотел уже я, хотя периодически задумывался над этим. В конце концов я отказался от стеклопакета и заказал цельное стекло 6 мм толщиной. Обошлось оно мне в 1000 грн, но оно того стоит. Внутри коллектора мы с отцом привинтили саморезами рейки в 9 мм от верхнего края корпуса коллектора, поверх них уложили уплотнительную резинку, а сверху стекло.
Пространство между стеклом и корпусом коллектора залили герметиком и получился достаточно герметичный корпус. Дополнительно стекло зафиксировали металлическими уголками на всякий случай. Дождь и даже тропический ливень ему теперь точно не страшен. Из-за использования толстого стекла, плюс 15 двухметровых труб, плюс корпус из дерева - коллектор получился увесистым. Чтоб его поставить под требуемым углом и с нужной надежностью, сварили из железных уголков раму, на которую его и взгромоздили. Направили на юг, установив под углом ~48 градусов к горизонту. Сам коллектор готов.
Дальше еще один большой этап - емкость для воды. Имевшаяся емкость была забракована сразу же - небольшой объем, рассчитана на прямой нагрев солнцем, поэтому имевшая неудобную форму в виде низкого и широкого параллелепипеда, что давало слабый напор воды из-за малой высоты водяного столба и, как следствие, скромного давления. Плюс ко всему эта емкость была сделана из нержавейки, потери тепла через нее были заметными, что не входило в мои планы. В результате была куплена (причем совершенно случайно) полиэтиленовая емкость на 100 л воды и что самое главное - с впаянными латунными резьбовыми соединениями на 3/4" сверху и снизу.
Я планировал организовать работу летнего душа по принципу бойлера косвенного нагрева - коллектор забирает холодную воду снизу емкости, нагревает и путем конвекции отдает ее в верхнюю часть емкости, постепенно прогревая всю воду, которая есть. Слив горячей воды при этом надо делать вверху - где вода самая горячая, а внизу - подачу холодной воды из водопровода, для компенсации расхода. Таким образом, холодная вода поступая снизу в емкость, поднимает горячую воду наверх, к сливу в душ. Поскольку вода может быть слишком горячая, она заводится в смеситель, куда идет и холодная вода тоже. В конце концов, поскольку емкость было сложно сделать герметичной, на вход воды прикрутил еще поплавковый клапан, какие ставят в бачок унитаза, чтобы он перекрывал воду по достижении уровня заполнения около 80%, оставшиеся 20% оставались незанятыми - для избавления себя от расширительного бачка и т.п.
В результате получаем нормальный, привычный душ с горячей и холодной водой.
Для того, чтобы емкость с водой не обогревала и без того жаркий воздух и не остывала слишком быстро, она была обернута все той же минеральной ватой, а поверх нее обмотана листом оцинкованного железа толщиной 0.5 мм. За ночь вода в пластиковой бочке остывает заметно меньше и утром она хоть и не горячая, но очень даже теплая - по ощущениям градусов около 35. Т.е. можно принимать душ практически на рассвете :)
Сам я много читал, что в таком закрытом объеме температура может достигать заметных величин, но все равно, когда в процессе монтажа в коллектор была залита вода, но еще не было конвекции - закипевшая внутри коллектора вода была для меня сюрпризом. Вода реально кипела и пар шел как из паровоза - горячий и даже где-то перегретый. За время солнечного дня вода в бочке прогревается до 60-70 градусов, палец сунуть невозможно, обжигает моментально.
Теперь при наличии такого опыта, можно попробовать сделать коллектор побольше и покачественней - с более тщательным утеплением, со стеклопакетом вместо стекла, внутрь залить антифриза в замкнутый контур и греть им воду в бочке внутри дома, чтобы не греть уличный воздух. Глядишь, такая конструкция работала бы и зимой, правда останавливает одно - солнечных дней зимой сравнительно мало. Но иметь горячую воду дома с апреля по октябрь без малейших затрат электричества или газа - тоже неплохо. Тем более, что вода (для технических нужд - помыть посуду, сделать влажную уборку в доме, искупать собаку, в конце концов) может браться из артезианской скважины, что позволит родителям не задумываться о расходе воды и ее цене.
Но это пока планы, хоть и близкие.
Продолжение следует...
В принципе, если поставить на летний душ бочку, окрашенную в черный цвет, с 50-70 литрами воды - к вечеру она нагревается и так градусов до 27-30, в зависимости от погоды. Но хочется большего :) Во-первых, 70 литров теплой воды все-таки иногда не хватает - нас иногда собирается по пять-семь человек и такой объем воды, конечно, явно недостаточен для всех. Приходится включать газовую колонку и хоть это и небольшие сравнительно расходы, но экономика должна быть экономной, плюс спортивный интерес заставили меня заняться изготовлением солнечного коллектора. Колхозить на коленке не хотелось, но и покупать ради такого дела коллектор промышленного изготовления с вакуумными трубками за вполне приличные деньги тоже было бы чересчур, поэтому к вопросу подошел более-менее ответственно - закупил в интернет-магазине [здесь могла бы быть ваша реклама :)] 15 шт. медных труб по 2.5 метра длиной и диаметром 15 мм, 30 шт тройников, две заглушки и два латунных переходника на резьбу. Ну и газовую горелку с припоем и флюсом, само собой, чтобы весь этот суповой набор спаять в нормальную решетку .
Тройники надо между собой соединять муфтами - по сути это просто короткие отрезки тех же самых 15 мм труб, и они хоть и продаются и стоят недорого (кажется, около 1 грн), но их я покупать не стал - 2.5 метра трубы для меня были избыточной длины, так что я обрезал их до 2.2 метра, а обрезки порезал на пятисантиметровые куски, которые и выполняли в моем случае роль муфт. Для резки медных труб есть специальные резаки, но мне что-то не захотелось его покупать ради разовой работы, поэтому резал обычной болгаркой - получалось менее ровно и срез приходилось зачищать напильником, но это не большая проблема.
В общем, когда все было нарезано, пришло время пайки. Паяли вдвоем с отцом (собственно, весь коллектор мы сделали с ним на пару), сначала припаивали муфты к тройникам, а потом уже их соединяли в группы по 15 штук - по числу труб. Паяли медные трубы первый раз в жизни, в теории я все изучил и на практике это оказалось не так и сложно. Конечно, из-за неопытности был слегка увеличен расход припоя, но не сильно, а к концу пайки уже получалось и быстро и качественно.
После сборки двух групп из тройников и муфт, вставили в них длинные трубы и запаяли всю решетку в сборе. Получилось не идеально, но достаточно неплохо, чтобы не переделывать. Казалось, что основная часть сделана, но на практике еще было работы едва ли не в три раза больше.
Следующим этапом было изготовление корпуса коллектора. Сделали его из OSB-3 (днище) и 20 мм х 100 мм брусков дерева (боковины). Размеры корпуса сделали максимально близкими к размерам решетки коллектора, было даже опасение, что не сможем вставить входную и выходную трубы в отверстия корпуса, но решетка из-за своих размеров оказалось вполне гибкой и этот этап затруднений не вызвал. На дно коллектора уложили 5 см слой минеральной ваты для минимизации теплопотерь, а на него - лист железа, в качестве абсорбера.
После чего можно было укладывать решетку коллектра в корпус. Все прошло на ура, жаль этого момента на фото не сохранилось. Следующим этапом была покраска внутренностей в черный цвет, для меньших отражений солнца и лучшего прогрева труб и абсорбера. Для этого почти хватило одного баллона аэрозольной краски, но все-таки остались незакрашенные места и пришлось купить еще один. После покраски коллектор стал выглядеть гораздо презентабельнее и почти готовым. Остался последний этап - стекло.
Со стеклом были свои сложности. Изначально я хотел вообще поставить стеклопакет (возможно в следующем коллекторе я так и сделаю), но цельный стеклопакет 4-6-4 и даже 4-10-4 таких размеров никто делать не брался, а делать его из двух частей и поиметь еще один стык не хотел уже я, хотя периодически задумывался над этим. В конце концов я отказался от стеклопакета и заказал цельное стекло 6 мм толщиной. Обошлось оно мне в 1000 грн, но оно того стоит. Внутри коллектора мы с отцом привинтили саморезами рейки в 9 мм от верхнего края корпуса коллектора, поверх них уложили уплотнительную резинку, а сверху стекло.
Пространство между стеклом и корпусом коллектора залили герметиком и получился достаточно герметичный корпус. Дополнительно стекло зафиксировали металлическими уголками на всякий случай. Дождь и даже тропический ливень ему теперь точно не страшен. Из-за использования толстого стекла, плюс 15 двухметровых труб, плюс корпус из дерева - коллектор получился увесистым. Чтоб его поставить под требуемым углом и с нужной надежностью, сварили из железных уголков раму, на которую его и взгромоздили. Направили на юг, установив под углом ~48 градусов к горизонту. Сам коллектор готов.
Дальше еще один большой этап - емкость для воды. Имевшаяся емкость была забракована сразу же - небольшой объем, рассчитана на прямой нагрев солнцем, поэтому имевшая неудобную форму в виде низкого и широкого параллелепипеда, что давало слабый напор воды из-за малой высоты водяного столба и, как следствие, скромного давления. Плюс ко всему эта емкость была сделана из нержавейки, потери тепла через нее были заметными, что не входило в мои планы. В результате была куплена (причем совершенно случайно) полиэтиленовая емкость на 100 л воды и что самое главное - с впаянными латунными резьбовыми соединениями на 3/4" сверху и снизу.
Я планировал организовать работу летнего душа по принципу бойлера косвенного нагрева - коллектор забирает холодную воду снизу емкости, нагревает и путем конвекции отдает ее в верхнюю часть емкости, постепенно прогревая всю воду, которая есть. Слив горячей воды при этом надо делать вверху - где вода самая горячая, а внизу - подачу холодной воды из водопровода, для компенсации расхода. Таким образом, холодная вода поступая снизу в емкость, поднимает горячую воду наверх, к сливу в душ. Поскольку вода может быть слишком горячая, она заводится в смеситель, куда идет и холодная вода тоже. В конце концов, поскольку емкость было сложно сделать герметичной, на вход воды прикрутил еще поплавковый клапан, какие ставят в бачок унитаза, чтобы он перекрывал воду по достижении уровня заполнения около 80%, оставшиеся 20% оставались незанятыми - для избавления себя от расширительного бачка и т.п.
В результате получаем нормальный, привычный душ с горячей и холодной водой.
Для того, чтобы емкость с водой не обогревала и без того жаркий воздух и не остывала слишком быстро, она была обернута все той же минеральной ватой, а поверх нее обмотана листом оцинкованного железа толщиной 0.5 мм. За ночь вода в пластиковой бочке остывает заметно меньше и утром она хоть и не горячая, но очень даже теплая - по ощущениям градусов около 35. Т.е. можно принимать душ практически на рассвете :)
Сам я много читал, что в таком закрытом объеме температура может достигать заметных величин, но все равно, когда в процессе монтажа в коллектор была залита вода, но еще не было конвекции - закипевшая внутри коллектора вода была для меня сюрпризом. Вода реально кипела и пар шел как из паровоза - горячий и даже где-то перегретый. За время солнечного дня вода в бочке прогревается до 60-70 градусов, палец сунуть невозможно, обжигает моментально.
Теперь при наличии такого опыта, можно попробовать сделать коллектор побольше и покачественней - с более тщательным утеплением, со стеклопакетом вместо стекла, внутрь залить антифриза в замкнутый контур и греть им воду в бочке внутри дома, чтобы не греть уличный воздух. Глядишь, такая конструкция работала бы и зимой, правда останавливает одно - солнечных дней зимой сравнительно мало. Но иметь горячую воду дома с апреля по октябрь без малейших затрат электричества или газа - тоже неплохо. Тем более, что вода (для технических нужд - помыть посуду, сделать влажную уборку в доме, искупать собаку, в конце концов) может браться из артезианской скважины, что позволит родителям не задумываться о расходе воды и ее цене.
Но это пока планы, хоть и близкие.
Продолжение следует...