Екологія споживання. Наука та техніка: Уявіть сонячний колектор, зроблений із пластикових пляшок. Він може допомогти соціально неблагополучним спільнотам знайти надійне джерело енергії та водночас систему переробки сміття.

Уявіть сонячний колектор, виготовлений із пластикових пляшок. Він може допомогти соціально неблагополучним спільнотам знайти надійне джерело енергії та водночас систему переробки сміття.

Такий проект був втілений у Гаріні – у містечку, що за 40 кілометрів на північ від столиці Аргентини Буенос-Айреса. Тут працює група волонтерів Sumand Energias, які намагаються облаштувати для бідних людей системи споживання сонячної енергії для підігріву води.

«Це бідний район і іноді ми не маємо світла. Немає води. Ця сонячна панель із переробленого матеріалу дуже допомагає, адже у нас є діти... Так ми отримуємо теплу воду, коли ми не маємо електропостачання», - каже місцева мешканка.

Як ця система працює? Вона геніальна та проста одночасно. Її виробляють із використаних пляшок від напоїв, пластикової тари та пакетів з-під молока після їх переробки.

Сонце нагріває приймач сонячної енергії, гаряча вода тече у контейнер. Волонтери пофарбували труби у чорний колір, щоб він притягував сонячне проміння. Колектор підтримує температуру нагрітої води всю ніч без газового або електричного підігріву.

«На мою думку, раціональний екологічний розвиток – важливий тренд у якому ми повинні розвиватися. Ми занадто багато викидаємо сьогодні і не тільки в країнах, що розвиваються. Я вважаю, що розвинені країни також мають піти шляхом продуманого розвитку. Розвинені країни – найбільші забруднювачі», - розповідає учасник проекту "Sumando Energias" Жюльєн Лорансон.

Третина аргентинців живуть за межею бідності. Майже 17% населення не мають води, каже дослідження Аргентинського агентства статистики за минулий вересень.

Проект надає доступ до відновлюваної енергії бідним людям і може суттєво покращити умови життя південноамериканського народу, який має великі природні ресурси. Завдяки все більшій кількості волонтерів "Sumando Energias" сподівається збудувати панелі для 3 тисяч сімей на рік.

«В Аргентині є величезний потенціал для використання енергії сонця та вітру. Щоб пояснити краще: якби у нас були такі ж можливості, як у Німеччині, у провінції Санта-Круз – у Буенос-Айресі або на півночі, де багато сонця, ми могли б виробляти енергію та забезпечувати нею не лише Аргентину, а й сусідні країни», - каже Пабло Кастано, співзасновник "Sumando Energias".

З 2014 року неурядова організація встановила 36 панелей та пропонує дводенне навчання для тих, хто хоче дізнатися про технологію переробки підручних матеріалів на сонячні нагрівачі. Волонтери залучають місцеві сім'ї у процес побудови механізму та навчають їх переробці відходів.

«Є такі речі, сміття, яке ми викидаємо, і воно забруднює навколишнє середовище, але ми можемо використовувати його в практичних цілях, ось, наприклад, для гарячої води в будинку. Дуже добре переробляти сміття. Я раніше ніколи цього не робив. Я просто все викидав, пляшки та інше. Раніше сміття довго стояло у пластикових мішках, оскільки комунальна служба не приїжджала забрати його» - розповідає Анхель Гуеларі, мешканець Гаріна.

Аргентина, схоже, правильним шляхом. У 2005 році Буенос-Айрес став першим латиноамериканським містом, яке проголосувало за політику "Без сміття". Столиця Аргентини зобов'язалася переробляти від 4 до 5000 тонн сміття, яке люди викидають щодня. опубліковано

СОНЯЧНИЙ ВОДОНАГРІВАЧ ІЗ ПЛАСТИКОВИХ ПЛЯШОК

Про сонячні водонагрівачі (сонячні водяні колектори) взагалі…

Переважна більшість дачників хотіла б мати на дачі душ із сонячним підігрівом води. Але далі примітивної бочки, встановленої на дах душової кабінки, справа зазвичай не йде. 99% не здогадуються спорудити навколо цієї бочки навіть найпростіший каркас і обтягнути його поліетиленовою плівкою (що підвищило б використання сонячної енергії в 2 рази, як мінімум! Спробуйте увійти в закриту плівкову теплицю в сонячний день!). Найбільш просунуті вставляють у цю бочку ТЕН (термоелектричний нагрівач) і ретельно гріють їм атмосферу.
Тим часом, напевно, кожен школяр знає, що на кожен квадратний метр поверхні перпендикулярний сонячним променям, падає 600-1000 Ватт енергії на годину! Ну, просто гріх її не використовувати в літній час! Коли особливо приємно після спекотного дня прийняти душ перед сном, та й протягом дня освіжитися не завадить. Але ж не крижаною водою зі свердловини або колодязя.

Ті, хто був у Греції чи Італії, напевно звернули увагу, що практично на кожному будинку стоїть геліоколектор-водонагрівач. Хоча влаштовані вони в принципі досить просто, в їх роботі є багато нюансів. Наприклад - постійний підпір води, термоізоляція накопичувального бака, організація циркуляції води між баком та власне колектором тощо.

Але самостійне виготовлення подібних систем дуже і трудомістко, і дорого, і втім, при дилетантському підході обіцяє більше турбот, ніж вигоди.
Насправді, треба зробити герметичний колектор, організувати циркуляцію води та її регулярне поповнення, уникнути перемішування вже нагрітої води зі свіжою холодною. А на зиму вся ця справа зливати (у нас тут не Греція з +12 у січні). І навіщо? Бо справа рідна залізна бочка! Налив – нагрілася, злив на зиму – немає проблем. Ну і що, що працює вона всього 10-15 аз на рік. Зате без клопоту.

Ось усі ці проблеми і утримують дачників від створення нормального та ефективного сонячного колектора водонагрівача.
Але мені здається, що при використанні пластикових пляшок багато проблем вирішуються. Залишаються всі «принади» простоти примітивного «бочкового» сонячного водонагрівача і додаються переваги справжнього колектора з циркуляцією води. І ці переваги стануть очевидними по ходу описом водонагрівача.

Сонячний водонагрівач колектор із пластикових пляшок.

Що таке пластикова ПЕТ пляшка вам пояснювати не треба. Для сонячного колектора підійдуть будь-які прозорі з-під газованої питної води. Хоча не знаю, із темними пляшками я не експериментував.
Якщо в таку пляшку налити води та поставити на сонце, вода в ній досить швидко нагріється. Але пляшка має дуже обмежений об'єм! 2-2,5 літри максимум. А щоб пристойно прийняти душ, треба хоча б літрів 50-60, краще більше 100.
Основна проблема створення сонячного водонагрівача полягає у з'єднанні багатьох пластикових пляшок в єдину ємність та організацію їх якоїсь проточності! Щоб холодна вода могла в них витікати, а тепла – витікати. Вирішивши це завдання, ми просто отримуємо невеликий прозорий резервуар, який чудово нагріває воду за рахунок сонячної енергії. Взявши, наприклад, 100 таких міні-резервуарів, тобто. пляшок, ми отримаємо вже 200 літрів теплої води!

Спочатку я хотів організувати проточність пляшки через створення спеціальної пробки. Наприклад із співвісними трубками. В одну витікає, в іншу витікає. Але виготовлення маси таких трубок (наприклад 100 або 200) анітрохи не простіше, ніж створення нормального класичного сонячного колектора. Тому я вирішив піти іншим шляхом – з'єднанням пляшок та створенням із них своєрідної прозразної труби, яка буде одночасно і резервуаром, і власне колектором. Ну як бочка, тільки плоска та прозора.

Вимірявши діаметр різьблення на шийці пляшки, я підібрав свердло, яким у денці іншої пляшки свердлиться отвір. Найкраще підійшло свердло - кільцева пилка для свердління отворів великого діаметра по дереву на 26 мм (набори таких пилок удосталь є у продажу і коштують 70-100 руб). При такому діаметрі, шийка пляшки досить туго вкручується в отвір у денці інший. Іноді доводиться попрацювати великим круглим напилком. Так, і бажано просвердлити отвір строго по центру пляшки звичайним свердлом 6-8 мм. Скажу, що це непросто, т.к. саме в центрі денця є дуже твердий і гладкий приплив - пухирців. Тому для масового точного свердління краще зробити простенький шаблон, щоб свердло не нишпорило.

Наступною проблемою було питання із герметизацією. Взагалі кажучи, до ПЕТ як би нічого і не чіпляється і не приклеюється. Але виявилося, не зовсім так. Навіть із просвердленим отвором, денце пляшки зберегло абсолютну жорсткість, і це давало надію на застосування силіконових герметиків. Ретельно знежиривши поверхні ацетоном, я намазав різьблення пляшки і вкрутив її в денце. А потім рясно замазав стик герметиком та зовні. Для надійності залишив пляшки нерухомими на 3 дні (швидкість ферментації герметика 3-4 мм/добу, як зазначено в інструкції).


Оскільки я лише збирався відпрацювати технологію і провести експеримент, я обмежився послідовним з'єднанням всього 3 пляшок. Герметичність стиків вийшла абсолютна! На фото пляшки з водою лежать на картоні і, як бачите, ніяких потік води! До речі, силікон так прилип до ПЕТ – ножем не відколупнеш!
За день на сонці (вірніше, всього за кілька годин) вода чудово нагрівалася навіть без будь-яких додаткових хитрощів. Таким чином, було отримано певний умовний осередок колектора - водонагрівача, з розмірами 0,1 метра (діаметр пляшки) на 1 метр (довжина пляшки бл. 35 см). Тобто. площа колектора становила 0,1 кв. метр, а ємність прибл. 6 літрів. Неважко підрахувати, що у 1 кв. метрі вміститься приблизно 10 таких модулів, ємність яких становитиме 60 літрів води. На ці 60 літрів води сонце щогодини виливатиме майже за кіловат енергії! Та цю воду не те що нагріти – закип'ятити можна! Ну, звичайно, вона ніколи не закипить, хоча б через тепловтрати. Але нагріти 60 літрів води до 40-45 градусів можна 2-3 рази точно. Що більш ніж достатньо для дачних потреб.

Тепер власне про проект водонагрівача.

Наприклад, ми робимо 10-20 таких модулів і завдовжки не по 3, а по 5-6 пляшок (взагалі, скільки дозволяє площа даху звернена на південь). Можна, звичайно, за допомогою шлангів організувати повну проточність усіх модулів, але я думаю це безглуздо. Оскільки все одно вся вода гріється одночасно і отримує однакову кількість тепла у будь-якій точці колектора. Тому ми з'єднаємо наші модулі паралельно! І будемо використовувати в режимі бочки: налив - нагрів - використовував (або злив в термоізольований накопичувач).
Щоб підключити всі наші модулі паралельно, потрібно труба, досить великого діаметра (міліметрів 50, а краще 100, наприклад, поліпропіленова). Всі модулі врізаються в неї так само, як і стикуються пляшки між собою в модулі. Можливо, вдасться вчинити й простіше. Приклеївши або пригвинтивши саморізом до труби пробку від пляшки та забезпечивши герметичність, просвердлити в пробці (і трубі, заразом) отвір, просто вкрутити модуль у пробку.


Модулі, зрозуміло повинні розташовуватися під нахилом (нижня сторона звернена у бік півдня, загальна труба в нижній точці колектора). У верхній пляшці модуля необхідно просвердлити невеликий отвір, 2-3 мм. По обидва боки труби встановити по вентилю. До одного з них підвести воду (наприклад, від насоса або водонапірного бака, на малюнку Вент.2). А інший вентиль буде розбірний, через нього зливатиметься тепла вода (на малюнку Вент.1).
Працює сонячний водонагрівач колектор в такий спосіб. Вентиль 1 закритий і ми починаємо заповнювати колектор водою, відкривши вентиль 2. Вода заповнює пляшки «знизу вгору». Повітря виходить з отворів вгорі модулів. Зрозуміло, як у судинах, рівень води в модулях однаковий. Візуально визначивши, що наповнилися пляшки, ми закриваємо вентиль 2 і водонагрівач починає свою роботу.
Якщо нам потрібна тепла вода, ми відкриваємо вентиль 1 і вода, що нагрілася, починає стікати з розбірної труби.

Ось, власне, і все.
Все так само як у бочці, тільки воду такий колектор грітиме на порядок ефективніше, ніж бочка, через свою велику площу.

Трохи про конструкцію.
Зрозуміло, модулі бажано укласти в «ящик» для надання жорсткості конструкції. Дно ящика бажано зробити з темного матеріалу, що поглинає сонячне проміння. Наприклад, закоптити лист заліза. Під лист добре помістити теплоізолятор, наприклад тонкий пінопласт або спінений поліетилен («піноплекс»). Верх ящика затягнути поліетиленовою плівкою або склом, щоб вітер не охолоджував пляшки.

Кут нахилу – мінімальний, градусів 10-20-30, не більше.
По-перше, влітку це найбільш оптимальний кут нахилу до Сонця (майже перпендикулярно), а взимку цим колектором не користуються.
По-друге, це забезпечить мінімальний перепад тиску води (висота водяного стовпа), що важливо за наявності багатьох стиків пляшок. Хоча я при випробуваннях ставив свій 3-х пляшковий модуль навіть вертикально і він «тримав» тиск 0,1 атм., при роботі я ризикувати не став би.

Розмір всього водонагрівача – на смак творця. Для 200 літрів знадобиться бл. 110 пляшок, які займуть площу прибл. 3 кв. Щоправда, і потужність такого нагрівача буде вже приблизно 3 кВт!
Можна використовувати нагрівач у режимі "налив - вилив". А можна і влаштувати поруч із ним термоізольований бак-накопичувач для теплої води. У хороший сонячний день, 2-метровий, вибачте, 2-х кіловатний водонагрівач нагріє вам і півтонни води.

Заморозків такий водонагрівач не боїться (крім водозапірної арматури), сонце йому теж не страшно (ПЕТ погано розкладається на сонці).
Зрозуміло, у такого сонячного водонагрівача є й недоліки (наприклад, погана автоматизованість), проте багато що окупається його практично безплатністю. Поміркуйте самі, на що тут витратиться гроші. Ну труба, пара вентилів та 2-3 тюбики силіконового герметика по 45-50 руб/шт. А пляшки з-під води дістануться вам як бонус при покупці води в магазині. Підключивши до їхнього збору та знайомих, ви до наступного сезону зберете кілька десятків, а то й сотень пляшок і зможете зробити собі дуже гідний та продуктивний сонячний водонагрівач. Разом: 300-500 рублів максимум (!!!), і ви з гарячою водою весь сезон!
* * *
Експериментуючи з елементами проточно-накопичувального сонячного водонагрівача із пластикових ПЕТ пляшок, я якось помітив, що температура темної (коричневої) пляшки з-під пива, навіть на дотик вища, ніж у прозорої з-під води. Це наштовхнуло мене на думку провести простий експеримент із пляшками різних кольорів та видів, з метою виявити найефективніші з них з погляду нагріву.
На самому початку я вважав, що немає кращої пляшки для водонагрівання, ніж прозора. Сонце гріє воду безпосередньо, без посередників. Як же я помилявся! Найперші результати дослідів розвіяли мої теорії в пух і порох.

Умови проведення експерименту були простими. Я просто виставив низку пляшок біля стіни сараю, яка звернена приблизно на південний схід. Оскільки умови для всіх пляшок були абсолютно однакові, я їх ніяк не термоізолював і орієнтував. Тобто. саме так, у спартанських умовах ця вживана ПЕТ тара і мала виявити свій справжній характер.

Були підготовлені пляшки згідно зі списком у таблиці. При цьому я використав такі міркування.

1) Малося на увазі, що екранування задньої (неосвітленої частини пляшки) алюмінієвою фольгою дозволить відобразити непоглинені водою ІЧ-промені і відобразити їх назад у пляшку.

2) Зачорніння задньої частини пляшки (гумно-бітумною мастикою з аерозольного балончика) дозволить «поглинути» ІК-промені, що пройшли через пляшку. Одна з пляшок була зачорнена суцільно, тобто. з усіх боків і стала чорною та матовою.
Все було зроблено напередодні і наступного дня всі пляшки зустріли світанок на місці експерименту. Враховувалася і температура навколишнього повітря (у тіні поблизу) та вітер, що обдуває пляшки.

Сонце у цей день світило крізь невеликий серпанок, тобто хмари. не давало повного розжарення, але оскільки всі були в рівних умовах, це не можна враховувати.
Результати цього експерименту наведено у таблиці. До речі, якщо хтось думає, що вода в 52 градуси – це «так собі» – спробуйте потримати в ній руку, хоча б хвилини 2… Тільки запасіть післяопікової мазі якомога більше… А заразом виміряйте температуру гарячої води з крана в квартирі. Навряд чи вона буде сильно вищою.


Які висновки можна зробити?

1. Власне прозора вода - дуже поганий поглинач ІЧ-променів. Вони практично проходять крізь неї, не затримуючись. Як бачите, прозора пляшка залишилася найхолоднішою. Нагрів можна сміливо віднести за рахунок неабсолютної прозорості самої пляшки, а не безпосереднього нагрівання води в ній.

2. Наявність фольги на задній стінці пляшки також слабко впливає на нагрівання. Не знаю чому. Можливо, нагрівання відбувається тільки на передній стінці пляшки, можливо фольга крім лінзи відбивача виконує ще й роль радіатора - охолоджувача.

3. Прозора із зачорненим дном виглядає вже набагато краще (на 8%). Але, очевидно, тут починала позначатися і зміна кута освітлення сонцем. У міру зміни кута освітлення, змінювалася і площа задньої поверхні, що поглинає.

4. Найкраще проявила себе повністю зачорнена пляшка. Чорна матова поверхня практично повністю поглинала ІЧ-промені. Оскільки ПЕТ пляшка кругла, кут освітлення немає принципового значення.

5. Також дуже непогано проявили себе і пляшки з темного пластику. Це говорить про те, що поглинання тепла ПЕТ-пляшками йде переважно стороною, зверненою до сонця. І дуже слабко – власне «начинками» пляшки (водою). І зовсім ніяк – задньою стороною.

Це дозволяє зробити висновок про те, ЩО власне повинен являти собою сонячний колектор із пластикових ПЕТ пляшок.
Це має бути ящик, з добре утепленим дном, куди покладені ПЕТ пляшки.

Сторона пляшок, звернена до сонця, повинна бути зачорнена якоюсь матовою фарбою (той самий «Кузбас-лак» або гумово-бітумна мастика). Зверху ящик закрити або тонким склом, або затягнутий поліетиленовою плівкою для захисту від вітру.
Така конструкція сонячного проточного або накопичувального нагрівача з ПЕТ пляшок буде найефективнішою. До речі, ці ж результати дозволяють прикинути конструкцію і найефективнішого «класичного» водонагрівача. Цілком очевидно, що його «дзеркало» зовсім не обов'язково має бути прозорим. А якщо воно прозоре - то «дно» має бути абсолютно теплопоглинаючим.
Тепер поговоримо про місце такого нагрівача в системі дачного водопостачання гарячою водою.
Зрозуміло, наявність на даху такого нагрівача ще не гарантує, що у вас буде гаряча вода. Бувають і тривалі негоди, і ночами, особливо в демісезонні, вода буде в такому нагрівачі сильно остигати.

Мені здається, що подібний водонагрівач виконує дві функції.

А) Дозволяє вам за «сущі гроші» переконатися, що сонячне водонагрівання можливе і це реальність. Адже не кожен зважиться ось так з бухти-барахти будувати сонячний колектор, вкладаючись у солідні гроші заради ефемерної економії електрики, дров, грошей. Цей водонагрівач за 500 рублів окупиться за сезон і дасть вам відчути красу моменту.

Б) Цей водонагрівач дозволить РЕАЛЬНО економити гроші у вигляді дров, електрики, газу і т.д. працюючи як система водопідготовки для будь-якого промислового водонагрівача.

Витрата гарячої води в кожній родині свій. Але в будь-якому разі, вона має бути і завжди. Тому, як тільки закінчується нагрівання води в сонячному колекторі, її відразу слід відправити в термоізольований накопичувач, з якого і відбувається витрата гарячої води. У цьому ж накопичувачі має бути встановлений і ТЕН, який дозволить отримати гарячу воду під час тривалої негоди. Або до нього можна підвести дров'яну водогрійку.
Але в будь-якому випадку, що сонячний водонагрівач - лише частина системи підготовки гарячої води. Тоді гаряча вода буде в будинку чи душі завжди та цілодобово. Хоча, звичайно, його можна використовувати і сам по собі. Просто гаряча вода буде готова до обіду.

"Енциклопедія Технологій та Методик" Патлах В.В. 1993-2007 рр.

Концепція проекту

Суть сонячного колектора у тому, що холодна вода з резервуара надходить самопливом в колектор. Нагріта вода піднімається каналами вгору і надходить назад у резервуар. Таким чином, створюється природна циркуляція у замкнутій системі.
Колектор виготовляється з листа полікарбонату або іншого пластику з порожнистими квадратами всередині, що йдуть уздовж. Щоб збільшити поглинання сонячного світла та підвищити продуктивність колектора (швидкість нагрівання води), пластик можна пофарбувати у чорний колір. Але тут важливо пам'ятати, що лист виготовлений з досить тонкого полікарбонату, тому при сильному нагріванні за відсутності циркуляції він може розм'якшитися або деформуватися, що спричинить протікання води.
Також варто відзначити, що цей пристрій не підходить для установки в житлових приміщеннях з метою гарячого водопостачання. Цей експериментальний проект скоріше підходить для обладнання літнього душу на дачній ділянці.

Інструменти та матеріали

З інструментів потрібно:

• Дискова та ручна пилка.
• Електродриль.
• Рулетка.
• Викрутка.
• Пістолет для силіконового клею.
• Будівельний степлер.

Матеріали для колектора:

• Лист полікарбонату з порожнистими каналами.
• Трубка із АБС-пластику.
• 4 заглушки на трубки.
• 2 ½ дюймових пластикових ніпеля з різьбленням та штуцером для шланга.
• Туба силіконового герметика.
• Балончик із фарбою, якщо планується фарбування.

Матеріали для рами:

• 1 аркуш фанери.
• Аркуш пінополістиролу. Також можна використовувати квадрати пінопласту.
• Дерев'яний брус перетином 100х100 мм.
• Поліетиленова плівка, скотч.
• Болти, гайки, шайби, скоби для кріплення.

Матеріали для організації циркуляції води:

• Відповідний резервуар або ємність для води.
• Для підключення резервуара буде потрібно садовий шланг, довжина якого залежить від віддаленості ємності з водою від самого колектора.
• Декілька хомутів для приєднання шланга.

Для наочності тестування працездатності водогрійного колектора використовував цифровий термометр.

Покрокова технологія збирання сонячного колектора

Насамперед потрібно розрізати лист полікарбонату під необхідні розміри. Я запланував зробити колектор розміром 1×2 метри і виходив з цього факту. Черговість робіт така:

Щоб герметик добре висох, зібрану конструкцію потрібно залишити у нерухомому стані приблизно на добу, після чого можна приступати до перевірки герметичності. Для цього до вхідного та вихідного перехідника приєднуються шланги, один з яких підключається до водопроводу. Після того, як колектор повністю наповнений водою, перевіряються всі шви та з'єднання на предмет протікання. Якщо виявлено підтікання, вода зливається і після висихання проблемне з'єднання заново герметизується.
Щоб була можливість розрахувати продуктивність та ефективність колектора, потрібно дізнатися про його обсяг. Для цього воду з колектора потрібно злити в будь-яку ємність. Наприклад, моя панель містить 7,2 літри (разом із шлангами).

Виготовлення рамки та складання панелі

В принципі, колектор вже можна використовувати, поклавши його на дах або іншу рівну нерухому поверхню. Але я вирішив зробити для пластикової панелі своєрідний корпус, щоб знизити ймовірність пошкодження під час підйому/спускання з даху сараю, в якому вирішив облаштувати літній душ, тому що на зиму думаю його знімати.
Поетапне складання корпусу описано нижче:

Таким чином, я отримав тепловий колектор в надійному корпусі, завдяки якому пластикова панель захищена від механічного впливу.
Зверніть увагу! Я використовував звичайний прозорий поліетилен, але на фото виглядає, начебто він білого кольору – це відблиски.

Заповнення системи

Тепер можна заповнювати колектор водою та тестувати працездатність системи. Я встановив його під нахилом, а резервуар (порожній) трохи вище. Один шланг підключається до нижнього фітинга, другий – до верхнього. Для заповнення водою нижній шланг я підключив до водопроводу і трохи відкрив вентиль, щоб система наповнювалася водою поступово. Це потрібно для того, щоб вода поступово витіснила все повітря. Коли з другого шлангу пішла вода (колектор повністю заповнився), я відкрив вентиль, щоб залишки повітря вийшли під тиском води. Також я заповнив ємність для води.

Коли в протоці води, що виходить із вихідного шлангу, перестали спостерігатися бульбашки повітря, я перекрив воду, а обидва кінці шлангу занурив у воду в резервуарі (вони завжди повинні бути під водою, щоб повітря не потрапило в систему).

Тестування та випробування сонячного водонагрівача

Коли система наповнена, під дією сонячного тепла вода, що знаходиться в тонких каналах пластикової панелі, нагрівається і поступово рухається вгору, утворюючи природну циркуляцію. Холодна вода надходить із ємності по нижньому шлангу, а нагріта в колекторі надходить у цей резервуар по верхньому шлангу. Поступово вода у ємності нагрівається.

Для наочності експерименту використовував цифровий термометр з виносним датчиком температури. Спочатку я виміряв температуру води у ємності – вона становила 23 °C. Потім я вставив датчик у вихідний шланг, яким в резервуар надходить нагріта в колекторі вода. Термометр показав 50°С. Система сонячного підігріву води працює!

Висновок

За результатами тестування працездатності колекторної системи протягом 1 години, я отримав нагрівання 20,2 літра води (7,2 літра в самому колекторі і 13 літрів я набрав у ємність для експерименту) з 23 до 37 °C.
Звичайно, продуктивність та ефективність системи залежить від сонячної активності: чим яскравіше світить сонце, тим сильніше нагріється вода і можна нагріти більший об'єм за менший час. Але для літнього душа, я гадаю, цього колектора цілком вистачить.

З кожним роком все більш актуальною стає проблема забезпечення свого заміського будинку або дачі гарячою водою. Особливо часто над цією проблемою розмірковують господарі котеджів, де вони проживають постійно. Адже витрати на опалення та гаряче водопостачання займають вагому частку у фінансуванні життєзабезпечення житла. І пошук можливостей скоротити витрати на утримання будинку – це нормальне та природне бажання будь-якої людини. Зрозуміло, найреальніший варіант знизити витрати в частині опалення будинку, вивчити та почати виготовлення своїми руками пристрою з галузі альтернативної енергетики.

Про те, що селективний пристрій відновлюваної енергетики, застосований для опалення будинку, має безліч незаперечних переваг відомо давно, і про нього знає практично кожна доросла людина. Однак на практиці не кожен із цих дорослих людей, які мають бажання стати більш автономними в питаннях здійснення нагріву води, вирішується викласти пристойну суму грошей, щоб придбати селективний пристрій для опалення будинку фабричного виготовлення. Звичайно, з будь-якої ситуації можна знайти вихід, а з цієї — тим більше. Сонячний колектор для опалення будинку можна зробити власноруч. Ви без проблем самостійно зберете плоский, повітряний сонячний колектор. Такі саморобні пристрої для нагрівання води за допомогою сонячної енергії можна зробити з пивних банок та пластикових пляшок, з'єднуючи їх за допомогою шланга, підводячи вакуумні трубки. В результаті ви отримаєте абсорбер сонячної енергії для опалення будинку шляхом нагрівання води, виготовлення якого не вимагатиме від вас ніяких фінансових вкладень (особливо при виборі варіанту з бляшанок).

Які матеріали знадобляться вам, щоб виготовити саморобний абсорбер

Звичайному обивателю здається, що самостійно виготовити абсорбер на сонячній енергії для опалення свого будинку, провівши власноручне виготовлення кожної деталі, що становить пристрій, неймовірно складне завдання. Однак, щоб зробити подібний абсорбер, який буде виступати як пристрій для нагрівання води в системі опалення будинку, не потрібно придбання або пошук якихось екзотичних матеріалів. Вам не доведеться об'їздити безліч магазинів у пошуках потрібного шлангу, розшукуючи вакуумні трубки. Не хвилюйтеся - це все домисли ледарів і людей, які бояться взятися за справу. Головне, виважено підійти до вирішення проблеми, правильно все спланувати, намалювати схему та підібрати необхідні матеріали.

Саморобний плоский повітряний абсорбер із нанесеним селективним покриттям можна виготовити із звичайних матеріалів та компонентів ПНД. Вакуумні труби з полікарбонату та інші деталі можна придбати за невеликими цінами у будь-якому господарському магазині чи супермаркеті. Схема для складання досить проста, з метою навчання можна переглянути відео у всесвітній мережі (таких відео там більш ніж достатньо). Насправді у глобальній мережі можна знайти багато спеціалізованої літератури з цієї проблеми. Якщо ви вирішили зробити задуману роботу на якісно високому рівні, прочитання певної кількості літератури не зайве.

Основна складність у процесі складання полягає в тому, як саме зробити змійовик (це трубка у звивистій формі, за якою циркулює рідина, здійснюючи накопичення енергії). Тут є кілька варіантів, виходячи з яких, буде складена схема складання. Найпростіший варіант зібрати абсорбер на основі готового змійовика (можна спробувати пошукати будь-що, що підходить для цих цілей, важливо, щоб він був вакуумний). Як варіант може підійти система циркуляції, розташована на задній стінці холодильника. Другий варіант - це підібрати потрібні вакуумні трубки, два-три шланги, пару пластикових пляшок води (з них збирається теплоносій). Для більшої впевненості ще раз перегляньте навчальне відео. Трубки для нагрівання води краще використовувати мідні. Далі вам потрібно зайнятися пайкою безпосередньо змійовика.

Другий дуже значущий елемент, який входить до абсорберу – це верхня сторона з прозорого полікарбонату. У разі промислового виробництва покриття з полікарбонату немає, лицьове покриття відливають із загартованого скляного сплаву. Однак у нашому випадку розглядається саморобний повітряний колектор, теплова схема та необхідна ефективність якого допускає використання полікарбонату, тому що збирати пристрій ми будемо з недорогих підручних матеріалів. Існують схеми складання де застосовують матеріали починаючи від пивних банок, і закінчуючи застосуванням пластикових пляшок.

Підготовка до збирання абсорбера

Отже, у складанні свого пристрою вам краще вдатися до використання прозорого стільникового полікарбонату. Застосування такого виду полікарбонату дозволить досягти максимальної ефективності нагрівання від утворюваного пристрою. Зробити вибір на користь цього полікарбонату варто ще й тому, що він дуже міцний. Це важливо, враховуючи можливі погодні катаклізми, такі як великий град, ураганний повітряний потік, який зриває гілки з дерев – ці випадковості треба враховувати, оскільки вони можуть пошкодити слабке покриття. Стільникова структура покриття допоможе вам створити повітряний ефект парника, в результаті створюючи посилений момент нагрівання води в трубках. Простіше кажучи, застосувавши цей матеріал і на додаток до нього селективне покриття, ви значно підвищите ефективність виробу.

Для панелі, що абсорбує, вам буде потрібен лист металу товщиною близько 0,8 міліметрів (проте, краще підійде мідний матеріал). В принципі зійде і сталевий лист. На зовнішню поверхню треба буде нанести так зване селективне покриття (фарбувати матовою чорною фарбою, фарба повинна бути стійкою до високих температур). Якщо не дотримуватись цих рекомендацій (чорне покриття теж мається на увазі), пристрій не функціонуватиме в правильному режимі.

Крім перелічених компонентів придбайте необхідну для теплоізоляції мінеральну вату, вона створить своєрідний повітряний капкан, максимально знижуючи теплообмін з навколишнім простором, передаючи все тепло в змійовик, а далі за допомогою шланга, в систему опалення будинку.

Корпус пристрою ви теж зможете зібрати самостійно, для цього вам треба використовувати алюмінієві матеріали або використовувати менш довговічний, але дерев'яний матеріал, що легше піддається обробці. Працюючи з деревом, ви витратите значно менше часу на створення обігрівача, а з фанерою працювати ще легше. Але все-таки краще використовувати раму з алюмінію, її довговічність у порівнянні з деревом не йде в жодне порівняння.

Визначаємось з розмірами колектора

Тепер підіб'ємо підсумок, перерахуємо всі необхідні для збирання ефективного саморобного колектора матеріали:

• Трубки з міді розмірами 18 міліметрів - з них ви формуватимете змійовик (такі ж трубки використовують при складанні опалювальних систем);
• чорна матова фарба, стійка до високих температур (за її допомогою ви нанесете селективне покриття);
• мінеральна вата (теплоізоляція);
• лист металу (мідь, залізо, сталь), товщина листа 0,8 міліметрів завтовшки;
• кутові переходи 18 х 18 мм;
• сантехнічні переходи 18 мм х ¾ (потрібні щоб підключити до системи водопостачання);
• стільниковий полікарбонат (лицьове покриття колектора);
• лист алюмінію та алюмінієві куточки для створення корпусу виробу, у разі відсутності таких – дерев'яні планки та лист фанери для задньої стінки нагрівача;
• всі необхідні для проведення паяльних робіт інструменти.

Важливо заздалегідь визначитися з габаритами вашого колектора виходячи з його розмірів, заздалегідь розрахуйте необхідну кількість трубок, переходів та інших матеріалів (простіше кажучи, загальну продуктивність пристрою, що монтується). Обчисліть кількість води, яка буде потрібна для забезпечення теплового обміну у всій системі. Щоб це зробити визначтеся заздалегідь, з якою метою буде використовуватися колектор – або це тільки помив посуду, або для душу, або для покриття всіх господарських потреб гарячого водопостачання у вашому будинку. Для підігріву води з метою миття посуду або прийняття душу буде достатньо зібрати колектор розмірами 200 х 100 сантиметрів, відстань між трубками в змійовику повинна становити від 8 до 10 сантиметрів.

Процес збирання саморобного сонячного колектора

Початок збирання цього виробу сонячної енергетики стартує з виготовлення змійовика. Якщо вам вдалося підібрати готовий змійовик, остаточне складання займе набагато менше часу. Підібраний змійовик варто дуже ретельно вимити під струменем води (бажано гарячою), щоб зсередини вимити всі засмічення та позбутися залишків фреону. Якщо у вас не знайшлося відповідних трубок, то необхідну кількість ви можете придбати в магазині. Але в цьому випадку доведеться виготовити сам змійовик. Для його виготовлення наріжте трубки на потрібну довжину. Далі, використовуючи кутові переходи, проведіть їхню спайку у формі конструкції змійовика. Далі, щоб колектор можна було підключити до системи водопостачання, на краї змійовика напоюйте сантехнічні переходи розмірами ¾. Існує кілька варіантів форми та конструкції змійовика, наприклад, можна паяти трубки у формі «драбинки» (якщо ви зібралися реалізувати такий варіант, тоді купуйте не кутові переходи, вам знадобляться трійники).

Потім на заздалегідь підготовлений лист металу ви наносите селективне покриття чорною матовою фарбою, зробити це бажано не менше ніж у кілька шарів. Дочекайтеся, поки повітряний потік висушить фарбу, і починайте пайку змійовика (з незабарвленого боку). Вся конструкція змійовика повинна бути припаяна по всій довжині трубок, зробивши це, ви гарантуєте максимально ефективний теплообмін і, як наслідок, максимальну передачу тепла в систему водопостачання. Якщо зробите все правильно, зібраний вами сонячний колектор почне працювати так, як і було задумано.

Відповідальна стадія збирання

Завершальним етапом вам потрібно зібрати корпус, який скріпить усі компоненти пристрою в єдину конструкцію. Використовуючи лист фанери та дерев'яні бруски, потрібно збити міцну скриньку. У дерев'яних брусках, що використовуються, заздалегідь проріжте пази, в них ви потім вставите екран з полікарбонату (глибина паза близько 0,5 см). Вихідні отвори для трубок можна зробити вже після встановлення всіх основних компонентів. Далі, у вже зібрану дерев'яну скриньку, щоб створити повітряну кишеню, ви укладаєте ізоляцію з мінвати. Поверх мінвати кріпіть панель зі змійовиком. Краї вати підвертаєте так, щоб змійовик не торкався стінок ящика. Нагрівальна панель і панель з полікарбонату також повинні мати відстань між собою і не торкатися один до одного.

Завершальна стадія полягає у обробці корпусу спеціальним розчином з водоотталкивающей здатністю і покривається емаллю (крім лицьової частини).

Ось і все, сонячний колектор своїми руками готовий. Щоб його активувати, поставте його на опорну конструкцію, розгорнувши лицьовою частиною до сонця таким чином, щоб промені падали на лицьову частину під максимально прямим кутом. На даху встановлюєте бак для накопичення води, він служитиме резервуаром. До верхньої частини бака проведіть шланг, з'єднаний із верхньою трубкою колектора, до нижньої частини від нижньої трубки. Підключивши воду за такою схемою, ви забезпечите роботу у режимі природної циркуляції. Згідно з законами фізики, гаряча вода підніматиметься догори в напрямку бака, а холодна, що витісняється, потраплятиме в колектор для нагрівання в змійовику. Не забудьте, що до бака необхідно приєднати шланг і вентиль для забору води з бака, а також наповнення нової.

Коли на вулиці спекотно, у світі суттєво зростає кількість такого сміття як пластикові пляшки. Це пляшки від мінеральної води, від соків, пива та багато іншого. Одним автором був запропонований спосіб, як цей матеріал можна використовувати при створенні дуже корисної саморобки. Йдеться про такий пристрій, як сонячний колектор, який дозволяє отримувати безкоштовно гарячу воду від сонячної енергії.

Автором цієї саморобки став бразилець на ім'я Jose Alano. Її особливість у тому, що такий колектор здатний активно працювати як при сході, так і при заході сонця. Вся річ у тому, що сонячні промені проникають крізь пляшку та нагрівають воду. Якщо ж говорити про колектори зі склом, то там сонячні промені відбиваються від поверхні, якщо не проходить під кутом близько до 90 градусів.

Матеріали та інструменти для саморобки:
- Пластикові пляшки (їх кількість залежить від масштабу колектора);
- Тетра паку від соку або молока;
- ПВХ труба із зовнішнім діаметром 20 мм та трійники (можна використовувати мідну трубку, але це дорогий матеріал);
- картон;
- канцелярський ніж;
- чорна термостійка фарба;
- ножиці;
- Накопичувальний бак.

Процес виготовлення колектора:

Крок перший. Підготовка пляшок
Для створення колектора потрібні пляшки однакової форми, тому потрібно трохи постаратися і знайти їх потрібну кількість. Це потрібно для того, щоб можна було вставити пляшки один у одного, таким чином утворюється ланцюг з пляшок.

Коли знайдені пляшки, потрібно їх вимити і зняти етикетки. Далі береться картон і з нього виготовляється шаблон. Згодом, використовуючи цей шаблон, пляшки потрібно відрізати нижню частину на заданому рівні. Це зручно робити канцелярським ножем.

Крок другий. Робимо абсорбер
Щоб зробити абсорбер, знадобиться тара від молока або соків (тетра паки). Пакети потрібно добре промити, оскільки вміст при нагріванні закисне, і буде видавати неприємний запах. Після сушіння матеріал нарізається так, як зазначено на картинках. Після цього його потрібно пофарбувати чорною фарбою (термостійкою).

Крок третій. Збираємо колектор
Теплообмінник збирається із ПВХ труб, діаметр яких становить 20 мм. Для цього потрібно використовувати тільки ті труби, які призначені для гарячого водопостачання. Куточки та трійники у верхній частині з'єднуються за допомогою клею для ПВХ. Щоб підвищити ККД колектора, труби потрібно пофарбувати у темний колір.

Збирається конструкція в такий спосіб. Спершу треба взяти пляшку і надіти її на пляшку шийкою вперед. Потім береться абсорбер (тетра пак) та вставляється у пляшку до упору. Довжина труби становить близько 105 см, при цьому кількість пляшок на ній зібраних таким чином не повинна перевищувати п'яти.

Крок четвертий. Встановлення колектора
Для встановлення колектора знадобиться дерев'яна чи металева опора. Його треба розгорнути так, щоб на нього падало сонце, потрібно орієнтуватися на південному напрямку.

Щоб вода могла циркулювати природним чином, бак потрібно розмістити за рівнем вище за колектор. Тепер холодна вода опускатиметься вниз, оскільки вона важча, а гаряча розширюватиметься і надходитиме в бак. Відстань від колектора до бака має бути щонайменше 30 см, тоді циркуляція проходитиме з потрібною інтенсивністю. Завдяки такому підходу ніякі помпи не будуть потрібні. Бак потрібно утеплити, щоб зменшити теплові втрати.

Ще систему можна оснастити турбулентним редуктором. Він потрібний для того, щоб гаряча вода надходила в бак плавно і без напору, при цьому плавно перемішуючи холодною. Виготовляється він із пляшки із закритим дном, у ній потрібно зробити ряд отворів.