Як працює сонячний колектор

І на селі сьогодні не обійтися без гарячої води. У самому справі, як без неї помити посуд або автомобіль, прийняти душ або вимити підлогу? Добре тому, у кого будинок централізовано забезпечується від теплоцентралі. Але на селі таке — рідкість. Як же бути? Можна, звичайно, спорудити котельню. Однак вона буде споживати чимало дорогого за теперішніх часів палива. Між тим, не тільки влітку, але навіть у прохолодну пору осені або весни можна забезпечити себе гарячою водою без зайвих витрат. Досить зробити водонагрівач, що працює від сонця. Познайомимо вас з конструкцією, розробленої болгарським інженером Станіславом Станиловым.

Конструктивно він не занадто складний — складається з двох колекторів, накопичувача і аванкамери.

В основу водогрейки покладені добре відомі в техніці принципи. Сам нагрівач використовує «парниковий ефект». Сонячні промені безперешкодно проходять крізь прозоре скло і, перетворившись на теплову енергію, вже не можуть покинути замкнутий простір. У гідравлічній системі працює термосифонний ефект. Рідина при нагріванні піднімається вгору, витісняє холодну воду і переміщує її до місця нагрівання. Як бачите, тут і насос не потрібен. А крім того, отримана сонячна енергія акумулюється і зберігається в установці тривалий час.

На малюнку — сонячний нагрівач:
• 1 — поплавковий клапан;
• 2 — дренажна труба накопичувача;
• 3 — трубопровід для підведення холодної води до аванкамери;
• 4 — теплоізоляційний короб накопичувача;
• 5 — труба вводу холодної води;
• 6 — труба підведення холодної води до змішувачів;
• 7 — труба підведення гарячої води до змішувачів;
• 8 — труба підведення гарячої води до накопичувача;
• 9 — колектори;
• 10 — зливний вентиль;
• 11— вентиль для затоки системи;
• 12 — «гаряча» труба колектора;
• 13 — труба підживлення накопичувача;
• 14 — аванкамера;
• 15 — дренажна труба аванкамери.
  На малюнку — гідравлічна система нагрівача:
• 1 — солнечньм колектор;
• 2 — «гаряча» труба колектора;
• 3 — забірна труба для виходу гарячому води з накопичувача;
• 4 — дренажна труба аванкамери;
• 5 — дренажна труба накопичувача;
• 6 — поплавковий клапан;
• 7 — аванкамера;
• 8 — труба підведення холодної води до аванкамери;
• 9 — трубопровід підживлення накопичувача;
• 10 — водопровідний ввід;
• 11 — підщепи і холодної води до змішувачів;
• 12 — підведення гарячої води до змішувачів;
• 13 — «холодна» труба сонячного колектора.
  На малюнку – сонячний колектор:
• 1 – скло;
• 2 – рама (сталевий куточок);
• 3 – дно (оргаліт товщиною S мм);
• 4, 7 – стінки короба колектора (дошка перетином 120х25 мм);
• 5 – сталева накладка (смуга перерізом 20х2,5 мм);
• 6 – накладка – куточок;
• 8 – посилення днища дерев’яним брусок перетином 50х30 мм);
• 9 – сполучна муфта;
• 10 – труба радіатора;
• 11 – приймальна труба радіатора;
• 12 – хомут кріплення радіатора;
• 13 – тепловідбивач (оцинковане залізо);
• 14 – утеплення (пінопласт, скло – або шлаковата).Основні елементи нагрівача використовуються готові. Здебільшого їх можна придбати в магазині або підібрати в металобрухт. Розповімо про пристрій нагрівача докладніше.Колектор являє собою трубчастий радіатор, укладений в короб, одна із сторін якого засклена. Радіатор зварений із сталевих труб. Для підвідної і відводить використовуються водопровідні на 1 або 3/4 дюйма, а для решітки — тонкостінні меншого діаметру, наприклад, 16х1,5 мм. Всього для однієї решітки потрібно 15 таких труб довжиною близько 1600 мм.

  Короб колектора —дерев’яний, зібраний з дощок товщиною 25 мм… 35 мм і шириною 120 мм. Днище — з фанери або оргаліту, посилене рейками перерізом 50х30 мм Короб ретельно теплоизолируется з допомогою пакувального або будівельного пінопласту, шлако – або скловати, покладених на дно. Поверх теплоізоляції закріплюється лист оцинкованого покрівельного заліза, і зверху укладається сам радіатор. Кріпиться він в коробі хомутами із сталевої смуги.

  Труби радіатора і металевий лист на дні короби забарвлюються чорною матовою фарбою. Покривне скло герметизується, щоб втрати тепла за рахунок конвекції були мінімальними. З зовнішньої сторони короб бажано пофарбувати білою або інший світлою фарбою, щоб знизити втрати на тепловипромінювання.

  З’єднання труб — стандартне, за допомогою муфт, трійників і куточків з герметизацією пеньком і олійною фарбою.

  Накопичувачем тепла служить бак ємністю 200… 400 літрів. Для цієї мети годяться сталеві бочки. Якщо неможливо підібрати ємність потрібної місткості, використовуйте кілька менших, з’єднавши їх трубами в єдину систему. Накопичувач також бажано теплоізолювати. Ідеальний варіант — розмістити ємності в дощатій або ж фанерному ящику і заповнити міжстінний простір будівельним пінопластом, шлаковатою, сухими тирсою або торфом.

  Аванкамера призначена для створення в гідросистемі постійного надлишкового тиску в межах 80… 100 см водяного стовпа. Виготовити її можна з будь-якого відповідного посудини ємністю 30… 40 літрів, наприклад, великого бідона. Аванкамера оснащена підживлюючим пристроєм, що дозволяє їй працювати в автоматичному режимі. Його основа — поплавковий клапан, який застосовується для змивних бачків.

  Складання сонячного водонагрівача почніть з розміщення на горищі накопичувача і аванкамери. Маса води в них збирається досить значна, тому переконайтеся, що перекриття стелі у обраному місці були досить міцні.

  Аванкамера розміщується поблизу від накопичувача так, щоб рівень води в ній перевищував рівень у накопичувачі на 0.8…1 м.

  Сонячні колектори розташовуються з південного боку будинку під кутом 35…45 градусів до горизонту. Встановлювати їх краще всього так, щоб панелі були ніби природним продовженням покрівлі.

  Для з’єднання елементів водогрейки в єдину систему знадобляться труби двох видів — «дюймові» і «полудюймовые». З допомогою останніх монтується високонапірна частина системи — від водопровідного вводу до аванкамери, а також висновок нагрітої води з накопичувача. Дюймові труби використовуються для низьконапірної частини системи.

  Працездатність установки в значній мірі залежить від її герметичності, відсутність повітряних пробок. Тому до монтажу трубопроводів поставтеся особливо акуратно. Всі труби бажано фарбувати світлою фарбою і ретельно теплоізолювати з допомогою поролону, перебинтовав їх поліетиленовою плівкою, а потім ще тканими стрічками. Забинтовану трубу також викрасьте в білий колір.

  Заповнення системи водою здійснюється через дренажні вентилі в нижній частині радіаторів. Тоді в системі не виникнуть повітряні пробки. Закінчується операція, коли з дренажної труби аванкамери поллється вода.

  Далі аванкамеру під’єднують до водопровідного вводу і відкривають видатковий вентиль. Рівень води в приладі при цьому почне знижуватися, поки не спрацює поплавковий клапан. Підгинаючи тримач поплавця, можна домогтися її оптимального значення.

  Заповнені водою радіатори будуть нагрівати навіть у похмуру погоду. Тепла вода, піднімаючись по трубах вгору, дасть поштовх вищеописаних процесів. Відбирають її з самої верхньої частини накопичувача.

  При витраті води рівень її в аванкамери буде знижуватися. Тоді спрацює поплавковий клапан і дольет її до повного об’єму.

  Вночі, коли температура навколишнього середовища менше, ніж у нагрітої води, може статися, що сонячний нагрівач почне… опалювати повітря, перекачуючи тепло у зворотному напрямку. Тому в гідросистемі повинен бути передбачений вентиль, що перешкоджає зворотної циркуляції. Його треба перекривати в вчернее час.

  Підводити воду до миття або душу краще за допомогою змішувачів. Міра ця аж ніяк не зайва: в сонячну погоду температура води може досягати 75 градусів. Змішувачі дозволять не тільки домогтися потрібної температури, але і заощадять гарячу воду.

  Ну а якщо продуктивність нашого нагрівача вас не влаштує, її можна збільшити, вводячи в теплову ланцюг додаткові секції колекторів. Блокова конструкція установки цілком дозволяє це.