Солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок 19 л. Самодельный солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок. Инструменты и материалы

Понятие альтернативной энергии для многих владельцев частных домов и дач ассоциируется с дорогими солнечными панелями, ветряками или теплонасосами. Никто даже не догадывается, что лишь за несколько часов за сущие копейки можно соорудить солнечный коллектор из пластиковых бутылок, чтобы снабжать себя горячей водой весь теплый сезон.

Мы расскажем, как из бросовых материалов сделать эффективную систему подготовки санитарной воды. В предложенной нами статье вы найдете подробное описание конструкций и способов изготовления систем, действие которых проверено на практике. С учетом наших рекомендаций вы без хлопот соберете полезный в хозяйстве прибор.

Основное отличие солнечного коллектора от различного типа генерирующих тепло состоит в цикличности работы. Иными словами – при отсутствии солнца не будет никакой тепловой энергии.

Очевидно, что в темное время суток производительность автономной ГВС с солнечным коллектором сводится к нулю. Выработка тепла солнечным коллектором определяется длиной светового дня, который зависит от географической широты и времени года.

Самодельный солнечный коллектор позволит решить не только вопрос снабжения горячей водой дома, не подключенного к центральным сетям, но и проблемы отопления

Климатические особенности местности также оказывают заметное влияние на уровень производительности солнечного коллектора. Если местность характеризуется нередкими туманами либо солнце часто скрывается за тучами, то производительность гелиоколлектора существенно снижается.

Однако и в этом случае и/или нагрева воды остается эффективным, благодаря способности улавливания даже рассеянных лучей.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основным элементом стандартного варианта солнечного коллектора является адсорбер в виде медной пластины с трубкой. Пластина быстро разогревается под действием солнечных лучей, передавая тепло трубке и находящейся в ней жидкости. Благодаря свободной или принудительной циркуляции полученное тепло далее транспортируется по всей системе.

Под действием солнечных лучей происходит нагрев медной пластины, от которой передается тепло находящемуся в трубке теплоносителю

Для повышения эффективности работы адсорбера следует наделить его необходимыми физическими свойствами. Прежде всего, необходимо повысить поглотительную способность адсорбера и свести к минимуму отражение солнечных лучей. Самым простым решением будет нанесение на адсорбер черной краски.

Чтобы повысить эффективность работы адсорбера, его нужно накрыть прозрачным стеклом. Обычное стекло отражает часть солнечных лучей.

Лучше всего использовать специальное стекло с низким содержанием в своем составе железа либо применять антибликовое покрытие. Чтобы избежать загрязнения стекла, корпус солнечного коллектора следует сделать герметичным.

Невзирая на массу способов улучшения работы и наращивания производительности солнечного коллектора, все же из-за несовершенства конструкции данный показатель далек от идеального. Учитывая принцип работы гелиоколлектора и методы повышения его эффективности, попробуем создать примитивную и недорогую модель из подручных материалов.

Сборка агрегата из подручных материалов

Помимо дешевизны и простоты сборки вариант из пластиковых бутылок отличается от стандартных гелиоустройств тем, что плоские солнечные коллекторы плохо работают в утренние и вечерние часы.

Выпуклая форма бутылок обеспечивает практически вертикальное проникновение лучей даже во время заката и рассвета, тем самым обеспечивая эффективность работы устройства, как в утренние, так и в вечерние часы.

Есть несколько отличительных способов сооружения из пластиковых бутылок отлично работающей системы получения горячей воды:

Солнечный коллектор играет роль накопительного бака, в котором вода нагревается и затем сливается;
Солнечный коллектор соединяется с накопительным баком с обеспечением нагрева воды и ее естественной циркуляцией;
Пластиковые бутылки коллектора выполняют роль резервуара для воды;
Пластиковые бутылки играют роль герметичных емкостей для сохранения тепла.

Также солнечные коллекторы могут различаться своими конструктивными особенностями. Прежде всего, это связано, как со способом крепления бутылок, так и способами их расположения.

Вариант с накоплением подогретой воды

Для изготовления солнечного коллектора потребуется диаметром 50 мм, к которой будут подсоединены пластиковые бутылки, число которых определяется диаметром трубы. Для шаблона было взято 15 пластиковых бутылок, таким образом, рабочая емкость солнечного коллектора составила 30 литров.

Для соединения бутылок в единую систему в пропиленовой трубе, предназначенной для горячего водоснабжения, необходимо просверлить отверстия. Идеальным решением было использование перьевого сверла по дереву диаметром 26 мм.

При таких размерах обеспечивается максимальная плотность соединения, и бутылка с усилием вкручивается в отверстие по своей резьбе. Для обеспечения максимальной герметизации соединения стыки можно промазать силиконовым герметиком, но лучше использовать термоклей.

Чтобы добиться эффекта сообщающихся сосудов в верхней части каждой из бутылок необходимо сделать отверстия диаметром около 2 мм.

После подсоединения бутылок с одной стороны трубы врезается штуцер, который в дальнейшем будет соединен с водопроводом для подачи воды. С другой стороны следует врезать кран, через который будет сливаться подогретая вода в накопительную емкость.

Однако под тяжестью наполнившейся воды такой прибор для бытового использования может потерять свою целостность. Поэтому будет целесообразным устройство короба. Для его изготовления потребуется доска, шириной 150 мм.

Для повышения эффективности работы солнечного коллектора на дно короба можно уложить пенопласт или пенополистирол толщиной 50 мм и накрыть фольгой.

После установки солнечного коллектора на место его дальнейшей эксплуатации пластиковые бутылки необходимо покрасить в черный цвет для более эффективного поглощения солнечных лучей.

Краску лучше использовать матовую и наносить распылением из аэрозольного баллона. Остается накрыть короб стеклом, тем самым повысив его герметичность и подсоединить его к системе подачи холодной воды и системе слива подготовленной к употреблению теплой воды в накопительный бак.

Из практического опыта известно, что пластик плохо переносит воздействие высоких температур, которые приводят к его деформации. В яркие солнечные дни температура подогреваемой воды может превысить 65 градусов, что приведет к деформации пластика.

В связи с этим лучше отказать от дополнительной герметизации короба с помощью стекла вообще либо использовать его исключительно в облачную погоду.

Способ с циркуляцией подогреваемой воды

Система устройства солнечного коллектора сходна с первым вариантом, но имеет ряд конструкционных отличий.

Для создания коллектора потребуются следующие инструменты и материалы:

Труба ПВХ диаметром 20 мм с уголками и тройниками;
Роликовый труборез;
Фасочные резцы;
Праймер (чистящее средство);
Пластиковые бутылки;
Тетрапаки из-под молока или сока;
Канцелярский нож;
Картон;
Термостойкая матовая краска черного колера;
Накопительный бак.

Для монтажа нам потребуется труба ПВХ диаметром 20 мм. Горизонтальную часть трубы следует разрезать на отрезки, в которые путем холодной сварки будут присоединены уголки и тройники. Нижняя часть солнечного коллектора будет выглядеть точно так же. В конечном результате мы получим замкнутую систему, но обо всем по порядку.

Особенности склеивания труб ПВХ

Для получения качественного разреза лучше использовать , оснащенный роликами. После разрезки с внутренней части трубы необходимо снять фаску, используя специальные фасочные резцы.

После измерения глубины тройников и уголков нужно на торец присоединяемой трубы установить метку и обработать праймером (чистящим средством) торцы труб и фитинги.

Следующим шагом будет нанесение и распределение клея по наружной части трубы и внутренней части фитинга. Клей необходимо наносить кистью, при этом ее размер должен быть меньше диаметра труб. Остается вставить трубу в подготовленный тройник или уголок и провернуть на четверть оборота для равномерного распределения клея.

Нужно учесть, что работы по вклеиванию одного уголка или тройника должны быть выполнены не дольше, чем за 30 секунд. После фиксации необходимо удалить остатки клея.

Порядок изготовления солнечного коллектора

После подготовки верхней трубы и присоединения к ней вертикальных труб можно приступать к подготовке пластиковых бутылок. В представленной модели солнечного коллектора имеется 4 вертикальных трубы длиной 105 см, на такой длине трубы можно разместить 5 пластиковых бутылок. То есть для сборки коллектора потребуется 20 пластиковых идентичных бутылок.

С каждой бутылки нужно удалить дно. Для этого следует изготовить простой шаблон из свернутого в трубку отрезка картона длиной 30 см. Пользуясь шаблоном и канцелярским ножом, удаляем дно на бутылках. После подготовки бутылок можно приступать к изготовлению абсорбера, который будет поглощать солнечную энергию.

Использование простого шаблона из картона дает возможность быстро провести резку и получить бутылки одинакового размера

В роли абсорбера используем использованные тетрапаки из-под сока или молока. Их необходимо разрезать, тщательно вымыть и просушить. Для улучшения их поглотительной способности следует нанести черную матовую краску. Проще всего это сделать, используя краску из баллончика путем аэрозольного распыления.

Последовательное нанизывание пластиковых бутылок позволяет легко размещать в них сложенные тетрапаки

После подготовки бутылок и тетрапаков можно приступать к сборке гелиоприбора. Сначала на вертикальную трубку нужно нанизать пластиковую бутылку горлышком вперед и вставить в нее тетрапак. Подобным образом нанизываются все бутылки на вертикальные трубки, которые затем необходимо соединить с тройниками и уголками нижней трубы, аналогичной верхней.

Для придания жесткости изготовленному солнечному коллектору необходимо изготовить для него опору.

Можно как в первом случае поместить коллектор в деревянный короб, но утеплять его уже нет необходимости. Так как каждая из пластиковых бутылок представляет собой своего рода небольшой утепленный резервуар, который, разогреваясь изнутри, передает тепло воде, циркулирующей по трубкам.

Особенности размещения и подключения

Для максимально возможного поглощения солнечных лучей, коллектор нужно ориентировать в южном направлении. Достаточно небольшого угла наклона 10-15 градусов, чтобы коллектор эффективно работал практически при любом расположении солнца.

Нижнюю часть трубы нужно подсоединить к нижней части накопительного бака, а верхнюю – приблизительно, к его центральной части. Холодная вода из полимерной емкости будет поступать по нижней трубе в коллектор, где будет нагреваться и подниматься по верхней трубке в бак.

Таким образом, будет осуществляться естественная циркуляция воды по самодельной системе. Чтобы обеспечить высокую интенсивность циркуляции воды, бак должен быть размещен чуть выше солнечного коллектора на расстоянии не менее 0,3 м от него.

Нужно учесть, что при поступлении холодной воды в бак из системы водоснабжения происходит ее активное перемешивание, что снижает эффективность работы коллектора. Избежать этого можно, оборудовав ввод в бак турбулентным редуктором, который представляет собой заглушенную трубку с множественными отверстиями.

Вода через редуктор поступает плавно, что позволяет холодной воде оставаться в нижних слоях, откуда и происходит ее забор в солнечный коллектор.

Очевидно, что солнечный коллектор обеспечивает подогрев воды только в дневное время при солнечной погоде. Поэтому важно сохранить горячую воду для ее использования днем и вечером. Для этого необходимо произвести утепление накопительной емкости.

Выводы и полезное видео по теме

Видео 1. Так появились первые гелио-системы из пластиковых бутылок:

Видео 2. Практически бесплатный прибор для нагрева воды в действии:

Солнечный коллектор из пластиковой тары для напитков – дешевое решение получения горячей воды. Однако на случай длительного ненастья, особенно в весеннее и осеннее время, целесообразно в накопительном баке установить ТЭН. В этом случае солнечный коллектор станет частью полноценной системы, позволяющей при благоприятных условиях экономить средства.

Расскажите о вашем опыте в сооружении самодельной гелиосистемы из пластиковых бутылок. Не исключено, что в вашем арсенале имеются сведения и варианты конструкций, которые могут пригодиться посетителям сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, задавайте вопросы, делитесь фото и полезной информацией.

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.

Заводской коллектор для нагрева воды от солнца работает следующим образом:

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:
1. Прямой нагрев - горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
2. 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.

Принцип работы, используемый в дорогостоящих заводских гелиосистемах, копируется и повторяется в коллекторах, изготавливаемых своими руками.

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.

Судя по схемам, современные «Кулибины» отдают предпочтение самодельным системам с естественной циркуляцией, термосифонного типа. Особенность решения в том, что накопительную емкость располагают в верхней точке ГВС. Вода самотеком циркулирует в системе и подается потребителю.

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.

Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.

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.

При изготовлении солнечных коллекторов из пластиковых бутылок внизу основания делают отверстие, равное диаметру горлышка, куда вставляют резиновый шланг, либо ПВХ трубу. Коллектор собирают в 5 рядов по 6 бутылок на каждой линии.

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.

Поверхность банок окрашивается в темный цвет. Короб накрывают толстым стеклом или поликарбонатом.

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.

Корпус радиаторной решетки собирается из медных труб с большим диаметром. В поверхности просверливают отверстия равные 1/4". В полученные пазы вставляют трубы соответствующего диаметра. Радиатор закрывают стеклом или поликарбонатом. Медь окрашивают селективной краской.

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

Концепция проекта

Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.

Инструменты и материалы

Из инструментов потребуется:

Дисковая и ручная пила.
Электродрель.
Рулетка.
Отвертка.
Пистолет для силиконового клея.
Строительный степлер.

Материалы для коллектора:

Лист поликарбоната с полыми каналами.
Трубка из АБС-пластика.
4 заглушки на трубки.
2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
Туба силиконового герметика.
Баллончик с краской, если планируется окрашивание.

Материалы для рамы:

1 лист фанеры.
Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
Деревянный брус сечением 100×100 мм.
Полиэтиленовая пленка, скотч.
Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Материалы для организации циркуляции воды:

Подходящий резервуар или емкость для воды.
Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
Несколько хомутов для подсоединения шланга.

Для наглядности тестирования работоспособности водогрейного коллектора я использовал цифровой термометр.

Пошаговая технология сборки солнечного коллектора

Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:

Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).

Изготовление рамки и сборка панели

В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.
Поэтапная сборка корпуса описана ниже:

Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.

Заполнение системы

Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.

Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).

Тестирование и испытание солнечного водонагревателя

Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.

Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!

Заключение

По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.

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

15 Февраля 2016

Солнечные водонагреватели, вероятно, являются самым распространенным солнечным продуктом на сегодняшний день, особенно в Азии и Латинской Америке, где они встречаются практически на каждом новом здании.

В Бразилии отставной механик по имени Хосе Алано создал солнечный водонагреватель из использованных пластиковых бутылок. В результате получился простой, дешевый и энерго-эффективный крышный водонагреватель, который тысячи людей по всей Бразилии смогут выгодно использовать для себя. Алано отказался выбрасывать пластиковые бутылки и упаковку, которые переполняют все свалки. По его словам, когда в 59 лет он имел возможность наблюдать технологический прогресс науки, который улучшил условия хранения еды. Однако сегодня, некоторые виды упаковки весят столько же, сколько сама еда! Еще тогда он понял, что не готов к этой новой форме потребления.

Используя базовые знания о солнечных водонагревателях, он создал самодельную версию водонагревателя, утилизировав 100 пластиковых бутылок и 100 картонных молочных контейнеров и избавившись при этом от ответственности за загрязнение окружающей среды.

Водонагреватель Алано выиграл приз Superecologia, предлагаемый журналом Superinteressante за инновационные проекты. Алано запатентовал свою разработку и разрешил использовать ее в некоммерческих целях.

Само изобретение

Стандартный солнечный водонагреватель стоит пару тысяч долларов и состоит из меди. Принцип действия водонагревателя из пластиковых бутылок основан на . Циркуляция воды в нем происходит из-за разницы плотностей воды: горячая вода менее плотная, а значит более легкая, подымается наверх, в то время, как холодная, более тяжелая, опускается вниз. При этом Алано рассчитал, для нагрева воды для принятия душа одним человеком достаточно 1 м2 солнечной панели.

Вот материалы, необходимые для создания водонагревателя:

Двухлитровые пластиковые бутылки – 60 шт;
Картонные контейнеры из под молока – 50 шт;
ПВХ-труба Ду 100 мм – 70 см;
ПВХ-труба Ду 20 мм – 11,7 м;
ПВХ-отводы на 90° Ду 20 мм – 4 шт;
ПВХ-тройники Ду 20 мм – 20 шт;
ПВХ-заглушки Ду 20 мм – 2 шт;
Клей для ПВХ труб;
Черная матовая краска;
Малярный валик;
Наждачная бумага;
Скотч;
Различный инструмент и вспомогательные материалы для сборки (молоток, ножовка, дерево и т.д.).

Используйте трубу с Ду 100 мм в качестве коллектора. Обрежьте дно у бутылок. Нарежьте трубу с Ду 20 мм на 10 участков длиной 1 м и 20 участков длиной 8,5 см и присоедините их к тройникам. Нарежьте и покрасьте картон (стр 10-12) и 1-метровые участки труб.

Солнечные панели должны располагаться минимум на 30 см ниже бака и находиться южной стороне крыши или стены дома. Для оптимального поглощения солнечной радиации панели нужно устанавливать под углом таким же, как географическая широта месторасположения вашего дома плюс 10°. В Лондоне, например, угол составит 61°. Алано рекомендует менять пластиковые бутылки каждые 5 лет. Со временем пластик становится непрозрачным, что уменьшает мощность водонагревателя. Да и картон к тому времени нужно будет перекрасить. Как только бутылки станут непрозрачными, вот тогда и придет время заменить их и отправить в мусорную корзину.

Вот как можно утилизировать ненужные пластиковые бутылки: экологично, чисто и энерго-эффективно!