Конструирование солнечного водонагревателя своими руками

  • 65
  • 510
11-06-2014
Конструирование солнечного водонагревателя своими руками
Текст
Фото
Оглавление: [скрыть]
  • Принцип действия солнечного водонагревателя
  • Изготовление теплообменника
  • Создание коллектора
  • Монтирование емкости для воды

На сегодняшний день ветер, вода и солнце являются самыми доступными и неисчерпаемыми источниками электроэнергии, которые природа дарит человечеству. В связи с тем что энергоресурсы продолжают дорожать, к данным источникам энергии уделяется все больше и больше внимания. Ежегодно на нагрев воды для мытья посуды, принятия душа и других нужд человек тратит огромные деньги. Поэтому в теплое время года целесообразно использовать солнечную энергию. Далее будет рассмотрено, как сделать солнечный водонагреватель своими руками.

Устройство солнечного водонагревателя

Устройство солнечного водонагревателя.

Принцип действия солнечного водонагревателя

Самым простым и недорогим методом извлечения энергии солнца является конструирование солнечных коллекторов своими руками. Такое устройство состоит из накопительной емкости для воды, трубок теплообменника и коллектора, в который монтируется теплообменник.

Принцип действия такого бойлера совсем несложный: лучи солнца, которые проходят сквозь поверхность коллектора, попадают на его дно черного цвета (деревянную поверхность, выкрашенную в черный цвет, или другой материал черного цвета) и поглощаются им. Из-за этого дно, преобразовывая солнечную энергию в тепловую, начинает излучать ее в пространство. Но данная энергия не способна проникать через стекло обратно в атмосферу.

Принцип действия солнечного водонагревателя

Принцип действия солнечного водонагревателя.

Со всех сторон коллектора монтируется теплоизоляционный материал, через который тепловая энергия также не может пройти. Поэтому задержанное в коллекторе тепло передает свою энергию воде, которая циркулирует по коллекторным трубкам, тем самым нагревая ее. Нагретая жидкость расширяется и самотеком поступает в емкость для хранения, а на ее месте оказывается холодная вода.

Чтобы изготовить солнечный водонагреватель своими руками, необходимо подготовить такие инструменты и материалы:

  • трубогибочный станок;
  • дрель;
  • сварочный аппарат;
  • рулетку;
  • ножницы по металлу;
  • болгарку;
  • бак для воды;
  • стальные трубы;
  • оцинкованный лист (резиновый коврик темного цвета);
  • теплоизоляционный материал;
  • стекло;
  • вентили;
  • проволоку;
  • черную эмалевую и белую краску;
  • обрезные доски;
  • фанерный лист толщиной 6 мм;
  • кисточку;
  • герметик;
  • соединительные элементы;
  • гвозди, саморезы.
Вернуться к оглавлению

Изготовление теплообменника

Схема теплообменника

Схема теплообменника.

Одним из основных элементов бойлера, работающего на солнечной энергии, выступает теплообменник. Для небольшого дачного участка достаточно будет использовать теплообменник размерами 220х70 см (1,5 м2). Для изготовления теплообменника подойдут различные материалы. Для этих целей хорошо подходят обыкновенные водопроводные трубы или батареи. Для отходящих и подходящих труб применяются стальные изделия небольшого диаметра, для змеевика нужно использовать тонкостенные элементы с меньшим диаметром. Для конструирования одной решетки необходимо потратить приблизительно 15 труб длиной 160 см.

Раму бойлера можно сделать своими руками, согнув 2 трубы на специальном станке. Рама должна быть размером 60х210 см. В ней нужно просверлить через одинаковые расстояния дыры, куда вставляются трубы. После этого конструкция теплообменника сваривается.

Еще одним вариантом изготовления теплообменника выступает змеевик с поломанных холодильников. Такой змеевик необходимо демонтировать со старого холодильника, тщательно промыть, а затем укрепить в коллектор.

Полученное устройство крепится с помощью стальной проволоки к теплопоглощающему листу 70х220 см, изготовленного из оцинкованного железа, или к резиновому коврику черного цвета. После этого все элементы конструкции красятся в несколько слоев темной эмалевой краской.

Вернуться к оглавлению

Создание коллектора

Коллектором является резервуар для теплообменника.

При изготовлении коллектора одной из самых важных задач является сохранение тепла.

Устройство солнечного коллектора.

Устройство солнечного коллектора.

Его корпус можно смастерить из дерева или любого другого материала, из которого сможет получиться достаточно прочный ящик. Для таких целей отлично подойдет фанера толщиной 6 мм или обрезная доска. Из выбранного материала необходимо сконструировать прочную раму с размерами 2,4х0,9х0,75 м. С помощью саморезов к раме крепится дно из фанерного листа. Чтобы получилась достаточно надежная конструкция, ее дно можно усилить рейками.

Дно резервуара устилают теплоизоляционным материалом, а сверху ящик накрывают теплопоглощающим листом. Все элементы конструкции соединяются между собой с помощью стальной проволоки.

Коллектор обязательно нужно застеклить. В верхней части рамы можно сделать пазы для стекла, а по бокам установить поперечные рейки. За процессом монтирования стекла нужно следить очень внимательно, так как конструкция должна быть полностью герметична, что позволит добиться максимального парникового эффекта. Для этих целей можно использовать герметик, который также сможет предотвратить проникновение внутрь конструкции влаги.

Для сохранности стекла от различного рода повреждений (ветер, снег, дождь, град) можно сконструировать откидные крышки, которые будут закрывать коллектор во время непогоды. Чтобы снизить теплопотери коллектора, снаружи его можно покрасить белой краской. Для соединения труб, которые подходят в коллектор и которые выходят из него с элементами коллектора, можно использовать уголки, муфты и тройники с обязательной герметизацией места состыковки.

Вернуться к оглавлению

Монтирование емкости для воды

Схема естественной циркуляции воды

Схема естественной циркуляции воды.

Самым простым видом конвекции жидкости является естественная циркуляция, которая осуществляется без дополнительных агрегатов. Для этого емкость для воды необходимо установить выше коллектора, что позволит жидкости циркулировать по такой схеме: при ее нагреве в коллекторе жидкость будет увеличиваться в объеме и подниматься вверх. Через выводное отверстие, расположенное сверху, нагретая вода будет поступать в верхнюю часть емкости.

В то же время холодная вода будет находиться на дне резервуара, поэтому она через выводное отверстие будет поступать в нижнюю часть бойлера. Таким способом будет происходить естественная циркуляция воды в бойлере. С помощью установленного крана, через который будет происходить слив горячей воды, она сможет поступать в летний душ. Пока греет солнце, вода будет постоянно циркулировать в такой установке, нагреваясь все сильнее и сильнее.

На ИЗОБРАЖЕНИИ 5 показан солнечный бойлер, сделанный своими руками, где:

  1. Теплая вода.
  2. Кран для спуска теплой жидкости.
  3. Спуск теплой воды.
  4. Водозапорное устройство.
  5. Вентиль для холодной жидкости.
  6. Холодная жидкость.
  7. Поступление холодной жидкости.
  8. Сливной кран.
Устройство бойлера

Изображение 5. Устройство бойлера: 1. Теплая вода. 2. Кран для спуска теплой жидкости. 3. Спуск теплой воды. 4. Водозапорное устройство. 5. Вентиль для холодной жидкости. 6. Холодная жидкость. 7. Поступление холодной жидкости. 8. Сливной кран.

Благодаря тому что емкость для воды расположена выше нагревательного элемента, водонагреватель, сделанный своими руками, сможет обеспечить вас теплой водой даже в темное время суток, так как холодная жидкость будет скапливаться в нижней части бойлера, а сверху будет находиться более теплая жидкость.

Для душевых кабинок летнего типа обычно используют резервуар для жидкости емкостью 150-450 л. В таком случае удобными являются стальные бочки. Если в наличии нет одной большой емкости, можно соединить между собой несколько бочек поменьше.

Рекомендуется также произвести теплоизоляцию самой бочки для воды. В этом случае в ночное время вода будет дольше сохранять свою температуру. Для бочки можно изготовить отдельный резервуар из деревянных досок или другого материала, а все пустоты между емкостью и стенками ящика заполнить торфом, опилками, стекловатой или пенополистиролом. С помощью такого устройства в теплый летний день можно нагреть воду выше 60 °C.

Чтобы сохранить солнечный водонагреватель в целости и сохранности, нужно прятать его на зиму в дом. Для этого следует придумать такую систему крепления, чтобы теплообменник и ящик могли легко демонтироваться.

Бойлер, сделанный своими руками, очень важно правильно установить. Для этого на вашем дачном участке стоит найти самое солнечное место. Коллектор монтируют под углом около 30° нагревательным устройством на юг. Лучше всего установить солнечный водонагреватель на крыше своего дома. Но при этом следует подсчитать все нагрузки на стены и кровлю дома, чтобы не случился обвал.