внешние черные коллекторы из пластиковых труб для нагревания воды

Солнечный водонагреватель своими руками

Лучшие книги Дом, Семья – скачать книги или читать онлайн на ЛитРес, 20 тысяч аудиокниг бесплатно
Дом, Семья – скачать книги или читать онлайн, 20 тысяч аудиокниг всех рубрик бесплатно

Зарубежная прикладная и научно-популярная литература (1127 книг)
Воспитание детей (1440 книг)
Кулинария (2298 книг)
Здоровье (4249 книг)
Самосовершенствование (1787 книг)
Сад и Огород (790 книг)
Спорт, фитнес (1726 книг)
Хобби, Ремесла (2537 книг)
Природа и животные (374 книги)
Дом и Семья: прочее (1591 книга)
Домашние Животные (252 книги)
Сделай Сам (1153 книги)
=====================
Нефть значительно подешевела, это процесс политический, а не объективный. В бывших советских республиках рост курса доллара настолько высокий, что плата за отопление,  горячую воду, цены на бензин и прочее растут. И конца этому процессу не видно. Будущее только за гелиоэнергетикой и возобновляемыми источниками тепла.

Солнце греет землю каждый день и совершенно бесплатно. Простой расчёт показывает, что при месячном расходе воды для мытья 100 литров на одного человека, то на её подогрев нужно затратить около 90 кВт*час в месяц или 1080 кВт*час за год.
При этом летним днём в Киеве при ясной погоде на площадку площадью 1 м2 солнце за час посылает 1 кВт*час энергии или в среднем 8 кВт*час за день. Очевидно, что если суметь использовать хотя бы часть этой бесплатной солнечной энергии для горячего водоснабжения, то можно получить значительную экономию.

Горячая вода с помощью нагревательного бака
Самой простой системой для солнечного водоснабжения дома является нагревательный бак. Это просто ёмкость для воды, которая греется днём солнечными лучами.

внешние черные коллекторы из пластиковых труб для нагревания воды
внешние черные коллекторы из пластиковых труб для нагревания воды

Тем не менее, такой простейший солнечный нагреватель очень эффективен для снабжения тёплой водой в летнее время и получил широкое применение для так называемого «летнего душа».

Карта солнечной радиации для Украины

solar_energy_03

Солнечная инсоляция
Понятие солнечной активности в современной науке связано с термином «солнечная инсоляция». Под инсоляцией понимается количество радиации, полученное в течение одного светового дня, или, попросту говоря, степень «облучения» 1 м.кв. земли за конкретный промежуток времени. В данном контексте не стоит пугаться термина «радиация», поскольку здесь солнечное облучение является потенциально полезным энергетическим ресурсом а не источником опасности.

Специфика измерения уровня солнечной активности
Необходимые для просчета солнечной инсоляции данные отправляются со спутников NASA. Полученные величины сводятся к некоторому среднему показателю, что позволяет систематизировать информацию. Сложность заключается в том, что точно измерить количество попавшего на землю света невозможно, ведь процесс радиационного облучения подвергается воздействию множества факторов, например:

  • высота участка над уровнем моря и, соответственно, удаленность солнца от данной местности;
  • время года (также вносит коррективы в величину расстояния солнца от земли);
  • погодные условия (облачность, туманы и пр.);
  • угол падения солнечных лучей (различается по времени суток).

Даже при учете всех перечисленных факторов получаемую величину нельзя считать универсальной. Любая поверхность, препятствующая прямому попаданию солнечных лучей на поверхность земли, повлияет на точность полученных данных об уровне солнечной активности. Значение имеют даже такие мелкие детали, как наличие на территории ограждений.

С этой точки зрения наиболее привлекательны Запорожье, Днепропетровская и Луганская области, а также курортные Одесса, Херсон и Симферополь. Высоким уровнем активности считаются показатели в 5 kWh/m2/day, а на перечисленных территориях в летний период коэффициент зачастую превышает отметку в 6 единиц (рекордсмены здесь – Николаев и Херсон с показателями 6.03 и 6.04 соответственно). Но и в более холодные периоды монтаж солнечных коллекторов не будет лишним: средняя степень облучения за год варьируется от 3.34 единиц в Луганске до 3,58 в Симферополе.

Солнечные батареи, тем не менее, будут менее эффективны за пределами прибрежной зоны. Средние показатели по Украине сравнимы с коэффициентом солнечной активности в северном Хельсинки: 2.8 против 2.41 kWh/m2/day. Самыми неблагоприятными регионами для развития «солнечной» энергетики являются Ивано-Франковск и Черновцы, где средний показатель за год не превышает 2.99 kWh/m2/day.
Подробнее смотрите таблицу в приложении.

Солнечный водонагреватель своими руками из подручных средств

Если нагревательный бак укомплектовать резервуаром для хранения теплой воды, то можно получить ещё более эффективную солнечную нагревательную установку, которая будет снабжать Вас тёплой водой летом и окупится за пару сезонов. Рассмотрим такой солнечный водонагреватель подробнее.
Самой важной частью солнечной системы, конечно, является сам нагревательный бак. Это может быть любая емкость для воды, например, стальной куб, бочка или несколько труб большого диаметра.
Лучше всего использовать для этой цели специальный бак для летнего душа из полиэтилена объёмом 200-300 литров. Такой бак имеет рациональную для нагрева плоскую форму, не ржавеет, окрашен в чёрный цвет для лучшего теплопоглощения и ввиду небольшого веса легко монтируется на крышу.
Если такой бак просто положить под прямые солнечные лучи, то в жаркий солнечный день вода в нём нагревается к концу дня до 40-45 ºС, чего вполне достаточно для бытовых нужд. Но если теплую воду не израсходовать вечером, то за ночь, к утру она остынет. Таким образом, тёплую воду невозможно использовать круглосуточно. Очевидно, для устранения этого недостатка нужно «остановить» потери тепла от нагретой воды. Это можно сделать либо утеплением нагревательного бака в конце дня, либо сливом тёплой воды в утеплённую ёмкость.
водонагреватель на крыше, простая конструкция на энергии солнцаУчитывая, что большинство частных домашних хозяйств используют газовые и электрические бойлеры, то выгодно использовать их для хранения тёплой воды из нагревательного бака. Так же в отличие от утепления нагревательного бака, процесс слива менее трудоёмкий, не нужно подниматься к месту установки бака. Более того, поскольку в пасмурный день вода в нагревательном баке нагревается лишь до 25-30 ºС, её в любом случае придётся догревать.
На рисунке изображена схема работы простейшей системы для подогрева воды солнцем, которую можно собрать своими руками. Водонагревательная система состоит из нагревательного бака, бойлера, а так же водопровода с тремя кранами. Сначала закрывается кран (3), кран (1) и (2) открыты. Вода из напорного водопровода (синий цвет) подаётся в нагревательный бак. После наполнения бака, напорный водопровод закрывается краном (1). В конце дня, когда вода в нагревательном баке нагреется и её нужно будет слить в бойлер, для этого открывается кран (3). Если же нагревательный бак не нужно использовать, то можно просто закрыть кран (2) и бойлер используется в обычном режиме.

принципиальная схема водонагревателя на солнечной энергии
Степень наполнения бака удобно контролировать датчиком уровня воды, который можно закрепить на крышке бака. Для водопровода хорошо подойдут металлопластиковые или полипропиленовые трубы для холодной воды (поскольку в системе низкое давление).
Такой способ подогрева воды чрезвычайно прост, но у него есть два серьёзных недостатка:
– необходимо ежедневно наполнять и сливать нагревательный бак;
– получить подогретую воду можно только при тёплой погоде, при температуре воздуха выше +20 ºС.
Пассивный солнечный водонагреватель
Чтобы подогревать воду солнечным теплом не только в теплую погоду, но и в более прохладное межсезонье (март, апрель, сентябрь, октябрь), нагревательный бак не может быть использован из-за слишком высоких теплопотерь. Для этого его придётся заменить более эффективным солнечным коллектором. В интернете можно найти немало описаний эффективных активных солнечных систем, требующие использования автоматики. Но рассмотрим максимально простую и удобную пассивную систему солнечного водонагревателя, то есть такую, которая работает сама по себе без использования насоса.
Прежде всего, нужно сделать солнечный коллектор. Если проанализировать множество известных конструкций солнечных коллекторов, то можно прийти к выводу, что определяющим фактором для надёжности, стоимости и простоты сборки солнечного коллектора является материал его теплообменника. Самыми надёжными считаются металлические трубы, например, тонкостенные медные или стальные, но они стоят дорого, а их сборка трудоёмка. К тому же теплообменник с металлическими трубами обладает значительным весом, что требует прочного короба и усложняет установку.
Более удобны и дешевы теплообменники из полипропиленовых и металлопластиковых труб, но термические деформации при нагревании солнцем и большое количество соединений, увеличивает вероятность протечки и так же повышает трудоёмкость при сборке.
Всех этих недостатков лишен теплообменник из садового шланга. Его сборка заключается лишь в том, что шланг нужно скурить в виде спирали. Отсутствие соединений и гибкость шланга гарантирует отсутствие протечек, а длина шланг позволяет подвести воду непосредственно от коллектора к трубопроводу внутри дома без промежуточных соединений.
Простейший солнечный коллектор из садового шланга изображен на рисунке. Он состоит из оконного стекла (1), шланга (2) и пенопласта в качестве теплоизоляции и основы (3). Принцип его работы очень прост – коротковолновое солнечное излучение проходит через стекло, нагревает шланг с водой. От нагретого шланга начинается излучение уже длинноволнового спектра, которое значительно отражается стеклом. Таким образом, солнечные лучи попадают в так называемую «тепловую ловушку». При установке солнечного коллектора оптимальный угол наклона будет 35º летом и 40º весной-осенью.
На рисунке изображена схема подключения солнечного коллектора к бойлеру. Перед началом нагревания воды солнечным коллектором необходимо заполнить шлангу водой и вытеснить из него воздух. Для этого закрывается кран (2) и для слива воды открывается горячий кран сантехнического прибора (6). Вода из напорного водопровода (1) начинает поступать в солнечный коллектор (4). После того как в сливной воде перестанут подмешиваться пузырьки воздуха, значит – в коллекторе воздушных пробок нет. Далее открывается кран 2 и холодная вода из бойлера под действием термосифонного эффекта (при нагревании коллектора солнцем) начинает перетекать в коллектор. Для отключения солнечного коллектора и использования нагретой воды или работы бойлера в обычном режиме нужно закрыть кран (3).
Как видим, работа этого бойлера не требует сложного и дорого оборудования, единственный минус такой простой системы это то, что нужно периодически включать и отключать подачу воды в солнечный коллектор краном (3). При пасмурной погоде нагрев воды таким солнечным коллектором происходит частично, остальную часть будет «догревать» бойлер, что всё равно даёт экономию. Учитывайте при этом, что при пасмурной погоде или в межсезонье бойлер должен будет включаться на нагрев в конце дня, то есть когда вода в коллекторе уже не нагревается. Иначе при нагревании воды в коллекторе ТЭН’ом она перестанет циркулировать.
Для расчёта необходимой производительности солнечного нагревателя нужно учитывать, что 1 метр шланга наружным диаметром 25 мм ясным днём при +25 ºС нагревает 3,5 литра горячей (до + 45 ºС) воды. А при +32 ºС нагревает 3,5 литра горячей до + 50 ºС. Количество средних солнечных часов на протяжении года для г. Киев указанно в таблице 1.

Например, при длине шланга в коллекторе 10 м в мае производительность солнечного коллектора составит 3,5л*10м*8ч=280 литров горячей воды в день.
Нижняя граница наружной температуры воздуха, при которой наблюдается экономия при ясной погоде, будет +5 до +8 ºС. При заморозках воду из коллектора лучше всего слить, хотя данная конструкция устойчива к замораживанию.

Шланг для такого солнечного водонагревателя подойдёт из резины или армированный из ПВХ. Внутренний диаметр шланга не должен быть менее 19 мм, можно и больше. Но если диаметр будет меньше, то значительно повышается гидравлическое сопротивление системы, что замедляет естественное перемешивание воды за счёт термосифонного эффекта. Так же, пишет iBud.ua, не желательно выбирать шланг с толщиной стенки менее 2,5 мм, так как шланг с тонкими стенками плохо держит форму и часто перегибается. Садовый шланг не дорог. Так, армированный шланг из ПВХ с внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 3 мм в зависимости от производителя стоит от $2 до $3 за метр.
Предпочтительно выбирать шлаг черного цвета или темных тонов для лучшего теплоусвоения. Разница, правда, не сильно большая. Например, белый шланг усваивает солнечное тепло примерно на 5% хуже, чем черный. Но дополнительные 5% лишними не будут.
Для перемешивания воды с помощью термосифонного эффекта сама форма шланга не имеет значения, поскольку вода в шланге равномерно прогрета, важна разница уровней между холодной водой в бойлере и горячей водой в коллекторе. Поэтому для возникновения устойчивого термосифонного эффекта бойлер должен быть приподнят над верхней частью солнечного коллектора по крайне мере на 60 см. Так же нужно стараться максимально уменьшить длину подводящего трубопровода, поскольку, чем длиннее трубы, тем больше сила трения, которая препятствует перетеканию воды из коллектора в накопитель (бойлер).
Чтобы снизить теплопотери конвенцией, задняя часть шланга утеплена пенопластом. Так же надо загерметизировать зазор между стеклом и пенопластом. Для этого можно подложить между стеклом и пенопластом мягкую прокладку из поролона или склеить стекло и пенопласт клеем на водной основе (клеи с органическим растворителем могут растворить пенопласт). Например, можно использовать клей для пенопласта или клей ПВА.
Для фиксирования формы шланга солнечного нагревателя в виде спирали, он привязывается к какой либо трубке или бруску. Чтобы закрепить его на пенопласте его достаточно просто привязать.
Стекло обязательно нужно использовать оконное. Органическое стекло или полимерная плёнка не подойдут, так как они очень плохо задерживают длинноволновое излучение. Между стеклом и поверхностью шланга должен быть зазор 12-20 мм. На стекле не должно быть отражающих селективных покрытий (i-стекло), такое стекло отражает значительную часть солнечного излучения.

Что касается выбора между одинарным и двойным остеклением, то тут нужно учитывать два фактора. При двойном остеклении меньше теплопотери, но больше коэффициент отражения солнечного света. А поскольку чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше теплопотери, то получается:
– если солнечный нагреватель будет использоваться преимущественно в тёплое время года, то лучше одинарное остекления;
– если же в прохладное, то тогда выгоднее становится двойное.
Выводы шланга, которые выходят наружу, для снижения теплопотерь нужно теплоизолировать. Для теплоизоляции внутри отапливаемого помещения и при протяжении водопроводов не более 3 м достаточно использовать обычную мягкую теплоизоляцию из пенополиэтилена для труб.
Для более протяженных участков, а так же для теплоизоляции наружных трубопроводов нужно использовать более мощную жесткую теплоизоляцию для труб из фольгированного пенополиуретана.
Подсоединять шланг к трубопроводу можно с помощью хомута для резиновых труб, для этого шланг туго надевается на трубу и зажимается хомутом. Оптимально, чтобы внутренний диаметр шланга был равен диаметру трубы, на которую он будет надеваться.
Описанная конструкция пассивного солнечного нагревателя с коллектором может сэкономить до 80% энергии для горячего водоснабжения летом и до 40% весной и осенью, что за год составит около 400 кВт*час сэкономленной энергии на одного человека.
Автор: Игорь Соларов
Черновцы

Приложение

Приблизительно на 80% территории Украины уровень инсоляции не опускается ниже 3 единиц, что в сравнении с другими странами Европы является очень перспективным результатом. А значит, установка солнечных коллекторов может стать новым витком в развитии энерготехнологий как Украины, так и других южно-европейских областей.

Таблица солнечной инсоляции по городам Украины

янв фев мар апр май июн июл авг сен окт ноя дек год
Симферополь 1,27 2,06 3,05 4,30 5,44 5,84 6,20 5,34 4,07 2,67 1,55 1,07 3,58
Винница 1,07 1,89 2,94 3,92 5,19 5,3 5,16 4,68 3,21 1,97 1,10 0,9 3,11
Луцк 1,02 1,77 2,83 3,91 5,05 5,08 4,94 4,55 3,01 1,83 1,05 0,79 2,99
Днепропетровск 1,21 1,99 2,98 4,05 5,55 5,57 5,70 5,08 3,66 2,27 1,20 0,96 3,36
Донецк 1,21 1,99 2,94 4,04 5,48 5,55 5,66 5,09 3,67 2,24 1,23 0,96 3,34
Житомир 1,01 1,82 2,87 3,88 5,16 5,19 5,04 4,66 3,06 1,87 1,04 0,83 3,04
Ужгород 1,13 1,91 3,01 4,03 5,01 5,31 5,25 4,82 3,33 2,02 1,19 0,88 3,16
Запорожье 1,21 2,00 2,91 4,20 5,62 5,72 5,88 5,18 3,87 2,44 1,25 0,95 3,44
Ивано-Франковск 1,19 1,93 2,84 3,68 4,54 4,75 4,76 4,40 3,06 2,00 1,20 0,94 2,94
Киев 1,07 1,87 2,95 3,96 5,25 5,22 5,25 4,67 3,12 1,94 1,02 0,86 3,10
Кировоград 1,20 1,95 2,96 4,07 5,47 5,49 5,57 4,92 3,57 2,24 1,14 0,96 3,30
Луганск 1,23 2,06 3,05 4,05 5,46 5,57 5,65 4,99 3,62 2,23 1,26 0,93 3,34
Львов 1,08 1,83 2,82 3,78 4,67 4,83 4,83 4,45 3,00 1,85 1,06 0,83 2,92
Николаев 1,25 2,10 3,07 4,38 5,65 5,85 6,03 5,34 3,93 2,52 1,36 1,04 3,55
Одесса 1,25 2,11 3,08 4,38 5,65 5,85 6,04 5,33 3,93 2,52 1,36 1,04 3,55
Полтава 1,18 1,96 3,05 4,00 5,40 5,44 5,51 4,87 3,42 2,11 1,15 0,91 3,25
Ровно 1,01 1,81 2,83 3,87 5,08 5,17 4,98 4,58 3,02 1,87 1,04 0,81 3,01
Сумы 1,13 1,93 3,05 3,98 5,27 5,32 5,38 4,67 3,19 1,98 1,10 0,86 3,16
Тернополь 1,09 1,86 2,85 3,85 4,84 5,00 4,93 4,51 3,08 1,91 1,09 0,85 2,99
Харьков 1,19 2,02 3,05 3,92 5,38 5,46 5,56 4,88 3,49 2,10 1,19 0,9 3,26
Херсон 1,30 2,13 3,08 4,36 5,68 5,76 6,00 5,29 4,00 2,57 1,36 1,04 3,55
Хмельницкий 1,09 1,86 2,87 3,85 5,08 5,21 5,04 4,58 3,14 1,98 1,10 0,87 3,06
Черкассы 1,15 1,91 2,94 3,99 5,44 5,46 5,54 4,87 3,40 2,13 1,09 0,91 3,24
Чернигов 0,99 1,80 2,92 3,96 5,17 5,19 5,12 4,54 3,00 1,86 0,98 0,75 3,03
Черновцы 1,19 1,93 2,84 3,68 4,54 4,75 4,76 4,40 3,06 2,00 1,20 0,94 2,94

Солнечный водонагреватель своими руками: 1 комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.