Понятие альтернативной энергии для большинства владельцев загородной недвижимости связано с высокими затратами на солнечные панели, ветряные установки или тепловые насосы. Тем не менее, далеко не все знают, что в считанные часы можно создать самодельный солнечный коллектор из пластиковых бутылок, который поможет обеспечить горячей водой в течение всего теплого сезона и при этом обойдется весьма недорого.
В нашей статье вы узнаете, как на основе использованных материалов собрать действенную систему для нагрева бытовой воды. Мы предлагаем подробные инструкции и описания конструкций, которые уже зарекомендовали себя на практике. Следуя нашим советам, вы легко сможете изготовить полезный прибор для дома.
Для начала, вам понадобятся следующие материалы: пластиковые бутылки (желательно черного цвета, чтобы лучше поглощать солнечное тепло), картон или фанера для основания, а также трубы для подключения к вашей системе водоснабжения. Лучше использовать бутылки объемом 1,5 литра, так как они обеспечивают оптимальное соотношение площади поверхности и объема.
Процесс сборки начинается с создания основания, на которое будут установлены бутылки. На этом этапе важно, чтобы основание было устойчивым и надежным, так как оно будет держать всю конструкцию. Следующим шагом является укладывание бутылок в несколько рядов, при этом дно каждой бутылки должно быть направлено к солнцу.
После установки бутылок их необходимо соединить между собой – для этого используйте гибкие трубы, которые соединяют выход горячей воды и вход холодной. Не забудьте обеспечить возможность быстрого слива воды на случай заморозков. Чтобы повысить эффективность коллекторов, можно разместить их под углом, оптимальным для вашего региона – это увеличит впитываемое солнечное тепло.
Когда система собрана, важно провести тестирование. Прежде всего, проверьте герметичность соединений, чтобы избежать утечек. Затем дайте солнечному коллектору время на прогрев, и проверьте температуру выходящей воды. В хороших условиях ваша система должна значительно повысить температуру воды, что позволит использовать её для различных нужд — души, мытья посуды или даже для отопления помещений в межсезонье.
При регулярной эксплуатации и правильном уходе ваш солнечный коллектор может прослужить несколько лет, предоставляя вам бесплатное горячее водоснабжение. Использование подручных материалов не только экономит деньги, но и способствует переработке пластиковых отходов, что является важным шагом к экологической устойчивости.
Краткое содержание статьи
Специфика применения солнечных коллекторов
Ключевое различие солнечного коллектора от различных гелиосистем, которые производят тепло, заключается в том, что его работа зависит от наличия солнечного света. То есть, при отсутствии солнечных лучей не будет и тепловой энергии.
Ясно, что в ночное время эффективность автономной системы горячего водоснабжения, работающей на солнечном коллекторе, равна нулю. Объем вырабатываемого тепла коллектора определяется длительностью солнечного дня, что, в свою очередь, зависит от географического положения и времени года.
Создание самодельного солнечного коллектора может решить не только проблему обеспечения горячей водой домов, которые не имеют доступа к центральным системам, но и нужды в отоплении.
Климатические условия региона также заметно влияют на производительность солнечного коллектора. Если в данной местности часто наблюдаются туманы или небо часто затянуто облаками, эффективность работы гелиоколлектора может существенно снижаться.
Тем не менее, даже в таких ситуациях солнечный коллектор, предназначенный для обогрева и/или нагрева воды, остается выгодным решением благодаря своей способности улавливать даже рассеянный солнечный свет.
Конструктивные особенности и принцип действия
Ключевым элементом обычного солнечного коллектора является адсорбер, представляющий собой медную пластину с трубкой. Эта пластина быстро нагревается под воздействием солнечных лучей и передает тепло жидкости, циркулирующей в трубке. Далее полученное тепло распределяется по всей системе благодаря свободной или принудительной циркуляции.
Под воздействием солнечного света медная пластина нагревается и передает тепло теплоносителю, находящемуся внутри трубки.
Для повышения эффективности работы адсорбера, важно предоставить ему нужные физические характеристики. Прежде всего, следует повысить способность адсорбера к поглощению света и минимизировать отражение солнечных лучей. Одним из самых простых способов сделать это будет покраска адсорбера в черный цвет.
Для улучшения работы адсорбера его следует накрыть прозрачным стеклом. Обычное стекло отражает часть солнечного света.
Наилучший вариант — использовать стекло, содержащее минимальное количество железа, или применять антибликовое покрытие. Также, чтобы защитить стекло от загрязнений, корпус солнечного коллектора рекомендуется сделать герметичным.
Несмотря на множество методов повышения эффективности и увеличения производительности солнечного коллектора, из-за конструкционных недостатков этот параметр все же значительно далек от идеала. Учитывая работу гелиоколлектора и способы улучшения его эффективности, попробуем создать простую и недорогую модель из материалов, доступных каждому.
Сборка агрегата из подручных материалов
В дополнение к своей низкой стоимости и простоте изготовления, конструкция из пластиковых бутылок отличается от традиционных гелиосистем тем, что плоские солнечные коллекторы слабо функционируют в утренние и вечерние часы.
Выпуклая форма бутылок обеспечивает практически вертикальное проникновение солнечных лучей даже во время заката и рассвета, что гарантирует эффективность работы устройства как в утреннее, так и в вечернее время.
Благодаря своей выпуклой форме, пластиковые бутылки могут улавливать солнечные лучи, даже когда находятся в горизонтальном положении.
Существует несколько способов создания из пластиковых бутылок эффективной системы для получения горячей воды:
- Солнечный коллектор функционирует как накопительная емкость, где нагревается вода, а затем она сливается;
- Солнечный коллектор соединяется с накопительным баком, обеспечивая нагрев воды и ее естественную циркуляцию;
- Пластиковые бутылки выполняют роль резервуара для воды;
- Пластиковые бутылки служат герметичными контейнерами для сохранения тепла.
Также солнечные коллекторы могут отличаться конструктивными особенностями. Это зависит как от способа крепления бутылок, так и от методов их расположения.
Вариант с накоплением подогретой воды
Для изготовления солнечного коллектора потребуется полипропиленовая труба диаметром 50 мм, к которой будут прикреплены пластиковые бутылки. Количество бутылок зависит от диаметра этой трубы. Мы взяли за основу 15 пластиковых бутылок, объем рабочей емкости солнечного коллектора составит 30 литров.
Места соединения бутылок с полипропиленовой трубой обрабатываются силиконовым герметиком для предотвращения утечек воды.
Для соединения бутылок в единую систему необходимо проделать отверстия в полипропиленовой трубе, предназначенной для горячего водоснабжения. Наилучшим вариантом будет использование перьевого сверла диаметром 26 мм.
Такой размер обеспечит максимальную плотность соединения, и бутылка с усилием окажется закрученной в отверстие по своей резьбе. Для обеспечения герметичности соединения можно использовать силиконовый герметик или термоклей.
Чтобы добиться эффекта сообщающихся сосудов, в верхней части каждой из бутылок следует проделать отверстия диаметром около 2 мм.
После подключения бутылок с одной стороны трубы следует врезать штуцер для подключения к водопроводу, а с другой стороны установить кран для слива нагретой воды в накопитель.
Тем не менее, под тяжестью воды данный прибор может потерять свою целостность, поэтому желательно создать короб. Для его изготовления необходимо использовать доски шириной 150 мм.
Для повышения эффективности работы солнечного коллектора на дно короба желательно положить пенопласт или пенополистирол толщиной 50 мм и накрыть фольгой.
После установки солнечного коллектора на его место, пластиковые бутылки целесообразно покрасить в черный цвет, чтобы увеличить поглощение солнечных лучей.
Покраска в черный цвет существенно улучшает поглотительную способность пластика и повышает теплоотдачу воды.
Лучше использовать матовую краску и наносить ее распылением из аэрозольного баллона. После этого остается накрыть короб стеклом для обеспечения герметичности и подключить его к системе подачи холодной воды и сети слива нагретой воды в накопительную емкость.
С практики известно, что пластик плохо переносит высокие температуры, что может привести к его деформации. В жаркие солнечные дни температура нагреваемой воды может превышать 65 градусов, что может вызывать деформацию материалов.
Поэтому разумно избегать дополнительной герметизации короба с помощью стекла или использовать его только в облачную погоду.
Способ с циркуляцией подогреваемой воды
Система устройства солнечного коллектора в этом варианте напоминает первый, но имеет некоторые конструкционные отличия.
Для сборки коллектора потребуются следующие материалы и инструменты:
- ПВХ-труба диаметром 20 мм с уголками и тройниками;
- Роликовый труборез;
- Фасочные резцы;
- Праймер (чистящее средство);
- Пластиковые бутылки;
- Тетрапак из-под молока или сока;
- Канцелярский нож;
- Картон;
- Термостойкая матовая краска черного цвета;
- Накопительный бак.
Для монтажа потребуется труба ПВХ диаметром 20 мм. Горизонтальные участки трубы нужно нарезать, и углы и тройники будут соединены с помощью холодной сварки. Нижняя часть солнечного коллектора будет аналогичной. В конечном итоге мы получим замкнутую систему, и далее все по порядку.
Особенности склеивания труб ПВХ
Чтобы получить качественный рез, лучше использовать труборез с роликами. После резки нужно обработать внутреннюю часть трубы, убрав фаску, применяя специальные фасочные резцы.
После измерения глубины тройников и уголков, нужно отметить место на конце присоединяемой трубы и обработать праймером торцы труб и фитингов.
Роликовый труборез позволяет избегать деформации сечения и появления заусенцев на краях при резке благодаря плавному движению режущей части.
Следующим этапом будет нанесение и равномерное распределение клея на наружной части трубы и внутренней поверхности фитинга. Клей следует наносить кистью, размер которой меньше диаметра трубы. Затем нужно вставить трубу в подготовленный тройник или уголок и прокрутить на четверть оборота для равномерного распределения клея.
Важно, чтобы процесс вклеивания одного уголка или тройника был завершен не дольше, чем за 30 секунд. По окончании работы необходимо удалить излишки клея.
Порядок изготовления солнечного коллектора
Когда верхняя труба готова и вертикальные трубы присоединены, можно перейти к подготовке пластиковых бутылок. В представленной модели солнечного коллектора предусмотрены 4 вертикальные трубы длиной 105 см, на такую длину трубы можно разместить 5 пластиковых бутылок. То есть, для сборки коллектора необходимо 20 идентичных пластиковых бутылок.
Необходимо аккуратно удалить дно каждой бутылки. Для этого можно создать элементарный шаблон из картона длиной 30 см, свернув его в трубочку. Используя этот шаблон и канцелярский нож, аккуратно срезаем дно у бутылок. Как только бутылки будут подготовлены, можно переходить к изготовлению абсорбера, который будет аккумулировать солнечную энергию.
Шаблон из картона позволяет быстро и одинаково обрезать бутылки, что значительно упрощает процесс.
В качестве абсорбера подойдут использованные тетрапаки из-под сока или молока. Их нужно будет разрезать, тщательно очистить и высушить. Чтобы повысить их поглотительную способность, рекомендуется нанести на них черную матовую краску. Это можно сделать удобнее всего с помощью аэрозольного баллончика.
Пос последующей последовательной установки пластиковых бутылок удобно будет разместить вложенные в них тетрапаки.
Когда бутылки и тетрапаки будут готовы, можно переходить к сборке солнечного устройства. Сначала нужно нанизать пластиковую бутылку на вертикальную трубу, вставив её горлышком вниз, а затем положить тетрапак внутрь. Повторяем этот процесс для всех бутылок на вертикальных трубках, которые затем соединяются с помощью тройников и углов, аналогичных верхней части.
Чтобы обеспечить устойчивость собранного солнечного коллектора, необходимо изготовить для него поддержку.
Простой деревянный щит отлично подходит для укрепления конструкции и позволяет без труда перемещать солнечный коллектор к месту его использования.
Можно также разместить коллектор в деревянном коробе, но в утеплении уже нет необходимости. Каждая пластиковая бутылка будет выполнять функцию небольшого изолированного резервуара, который, нагреваясь изнутри, передаёт тепло воде, движущейся по трубкам.
Особенности размещения и подключения
Чтобы максимизировать поглощение солнечного света, коллектор следует направить на юг. Угол наклона в 10-15 градусов станет достаточным для эффективной работы коллекторов даже при различных позициях солнца.
Нижнюю часть трубы нужно подключить к нижней части водоаккумулятора, а верхнюю — к его центральной части. Холодная вода из полимерного резервуара будет поступать в нижнюю трубу, затем нагреваться в коллекторе и подниматься по верхней трубе в бак.
Таким образом, естественная циркуляция воды будет происходить по самодельной системе. Чтобы обеспечить высокую эффективность циркуляции, накопительный бак должен находиться немного выше солнечного коллектора, не менее чем на 0,3 м.
При правильном подключении солнечного коллектора к накопителю обеспечивается естественное движение воды.
Следует учесть, что когда холодная вода попадает в бак из системы водоснабжения, она активно перемешивается, что может снизить эффективность работы коллектора. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать турбулентный редуктор для ввода в бак — это заглушенная труба с множеством отверстий.
Через редуктор вода будет поступать плавно, что поможет холодной воде оставаться в нижних слоях, откуда она будет забираться в солнечный коллектор.
Использование турбулентного редуктора помогает предотвратить смешивание холодной и теплой воды в накопительном баке.
Очевидно, что солнечный коллектор может нагревать воду исключительно в дневное время при солнечной погоде. Поэтому важным является сохранение горячей воды для её использования в течение дня и вечера. Для этого нужно утеплить накопительную емкость.
Выводы и полезное видео по теме
Видео 1. История первых гелиосистем, созданных из пластиковых бутылок:
Видео 2. Простое решение для нагрева воды в действии:
Солнечный коллектор, изготовленный из пластиковых бутылок, является экономичным способом получения горячей воды. Однако в случае продолжительных ненастий, особенно весной и осенью, разумно установить ТЭН в накопительном баке. В этом случае солнечный коллектор может стать неотъемлемой частью полноценной системы, позволяя экономить ресурсы при подходящих условиях.
Поделитесь своим опытом в создании самодельной гелиосистемы из пластиковых бутылок. Возможно, у вас есть полезные сведения и конструкции, которые будут интересны другим посетителям сайта. Пожалуйста, оставляйте комментарии в форме ниже, задавайте вопросы, делитесь фотографиями и важной информацией.
