|
Солнечный водонагреватель из пенополистерола
Автор: Константин Тимошенко
Источник: delaysam.ru
Описанные и испытанные мною ранее
солнечные водонагреватели – коллекторы из ПЭТ-бутылок и
дюралевых банок естественно ординарны и полностью
работоспособны. Но они имеют один очень значимый недочет
– это конкретно накопительные водонагреватели. И
работают по принципу «залил воду – нагрел – используй».
А он отлично действует только в критериях, когда солнца
много. Если вода уже малость нагрета и солнце исчезает в
облаках (соответственно прекращается и нагрев), то вода
в водонагревателе начинает остывать.
Другими словами, накопительный солнечный водонагреватель
плохо работает в критериях переменной облачности. А
такая погода превалирует в средней полосе Рф. Полностью
ясных дней у нас кот наревел. Здесь ведь не Греция.
Потому проточный водонагреватель имеющий малый объем
воды в нагревающем элементе будет еще эффективнее
накопительного. Вышло солнце на несколько минут,
маленькая порция воды подогрелась и отправилась в
термос. Ее место заняла более прохладная вода. И если
солнце скрылось за облаком, ничего ужасного не
произойдет, и вода в термосе не будет остывать. Т.е.
проточный нагреватель будет «ловить» с полезностью даже
недлинные солнечные минуты
Но сделать проточный
водонагреватель от солнца с довольно большой плоскостью
облучения (и соответственно мощностью) не так просто.
Нужно каким то образом устроить довольно огромную
плоскость, облучаемую солнцем с одной стороны и
омываемую водой с другой. Обычно употребляют всяческие
трубки из довольно дорогих цветных металлов (медь,
алюминий), спаянные в частую решетку и т.п. Такие
солнечные коллекторы естественно эффективны, но очень
трудоемки в изготовлении и дороги. Это делает глупой
саму идею использования солнечного водонагревателя, так
как заместо «бесплатного» солнечного тепла мы получаем
огромные вещественные издержки, которые непонятно когда
окупятся.
В процессе обсуждения вероятных
конструкций солнечного водонагревателя на форуме,
родилась мысль сделать солнечный коллектор на базе
экструдированного пенополистирола. В самом деле,
экструдированный пенополистирол (Э ППС) очень
технологичный материал. Он довольно крепкий,
водостойкий, выдерживает достаточно высшую температуру,
просто обрабатывается, выпускается листами, которые
можно состыковать друг с другом, красивый теплоизолятор,
относительно не дорог. Почему бы не испытать?
Малость теории.
Проточный водонагреватель
отличается от накопительного тем, что в каждый момент
времени нагреву подвергается очень малая порция воды,
находящаяся в солнечном коллекторе. А основная масса
воды находится в баке-накопителе, обычно, отлично
утепленном. В солнечном проточном водонагревателе
употребляется тот эффект, что теплая, подогретая вода
малость легче прохладной. Потому она стремится подняться
ввысь (в общей массе воды). И если организовать эту
циркуляцию, то самая теплая (подогретая) вода будет
равномерно накапливаться в термосе (в его верхней части)
, а общая масса воды в системе увеличивать свою
температуру. А что бы организовать такую циркуляцию,
нужно расположить солнечный коллектор ниже бака-термоса,
в самом коллекторе сделать ввод более прохладной воды
понизу, а выход нагретой малость выше. Для обычной
работы и организации циркуляции воды довольно
малозначительного перепада высот.
Изготовка солнечного водяного
коллектора.
Лист Э ППС имеет размер
приблизительно 60 х 120 см (~ 0.7 кв.м), что более чем
довольно для опыта. Во время облучения солнцем на такую
площадь будет падать около 500-600 Вт термический
энергии (либо около 2000 Кдж). На теоретическом уровне,
этого тепла должно хватать что бы нагревать до 60
градусов (с +10) приблизительно 10 л. воды в час (при
непрерывном солнечном облучении).
Что бы перевоплотить лист Э ППС-а в
солнечный водонагреватель, в пенополистироле нужно
устроить извилистую канавку для течения воды. А
фактически теплоприемником будет выступать лист металла,
наклеенный на пенопласт. Неплохо бы, естественно
использовать лист алюминия, но это уже не будет
«бюджетно», потому можно обойтись листом узкой покрытой
цинком стали.
До этого всего, размечаем лист
пенопласта. Для более действенной работы солнечного
коллектора нужно, что бы объем воды находящийся в нем
был наименьшим. Тогда она будет стремительно
прогреваться даже если солнце вышло всего на несколько
минут и циркуляция будет резвой. С другой стороны,
площадь контакта воды с металлом коллектора должна быть
наибольшей. Т.е. перегородки меж канавками должны быть
как можно уже. Следует так же учесть, что чем меньше в
сечении каналы, тем больше будет гидродинамическое
сопротивление, которое затрудняет циркуляцию. И в конце
концов, исходя из предполагаемой конструкции солнечного
водонагревателя, следует найти, как будут размещены вход
и выход в коллекторе. Если с различных сторон, то число
каналов должно быть нечётным. А если с одной стороны –
то чётным. Решив все эти задачки можно нарисовать схему
расположения каналов на листе Э ППС и прорезать каналы.
Кстати, для облегчения циркуляции воды в коллекторе,
каналы лучше делать с маленьким, 2-3%, наклоном
снизу-вверх.
Прорезать каналы в листе
пенополистирола лучше всего электронным резаком. Резак
представляет собой маленький отрезок толстой нихромовой
проволоки, изогнутой по форме сечения канала. Я сделал
таковой резак из маленького бруска, прибинтовав липкой
лентой по его краям толстые дюралевые провода. Зажав с
одной стороны пассатижами нихромовую проволоку, с другой
прикрепил провода идущие к трансформатору. Таким резаком
я не спеша, но достаточно стремительно и без труда я
порезал каналы в листе экструдированного
пенополистирола.
На торцах листа пенополистирола я с
помощью герметика вклеил трубки для входа и выхода воды.
Потом, вырезал с помощью электролобзика нужный по
размерам лист покрытой цинком стали. Использовать
ножницы по металлу я не рекомендую, так как они дадут
заусенцы на краях.
Смазав все плоскости листа
полистирола герметиком (по периметру и промежутки меж
каналами) и обезжирив оцинковку ацетоном, я уложил ее на
место и придавил гнетом. Сушиться оставил на пару дней.
После этого для проверки плотности и измерения объема
солнечного коллектора я залил его водой. Объем оказался
приблизительно 4,5 литра. Несколько больше, чем я
рассчитывал, но все таки не много. Оцинковку покрыл
темной матовой краской.
Красок, способных крепко пристать к
покрытому цинком покрытию не так много. В основном – это
акриловые краски. Обычно это т.н. фасадные, светлые
краски. Так что пришлось еще их отколеровать без помощи
других в темный цвет, купив колеровочную пасту. Можно
обойтись и обыкновенной грунтовкой. Она пристает к
цинку, но не крепко. Но беря во внимание, что солнечный
коллектор будет эксплуатироваться «под стеклом», таковой
прочности довольно.
Тесты солнечного водонагревателя.
К огорчению, уже наступила
глубочайшая осень и сезон завершается. Потому
устанавливать стационарно этот солнечный водогрей я не
стал. Как не стал и изготавливать к нему бак – термос.
Но тесты провел.
В качестве бака я взял 10-литровую
канистру, в которую врезал пару трубок. Одну – конкретно
у дна, вторую выпустил от дна приблизительно на 10 см.
При заполнении солнечного коллектора водой принципиально
изгнать из него весь воздух, что бы воздушные пробки не
препятствовали циркуляции воды. Для этого пришлось
малость понаклонять коллектор из стороны в сторону, пока
из него не закончили идти пузыри воздуха.
Погода в денек испытаний была не
очень солнечной, облака закрывали солнце приблизительно
70-80% времени. И сам солнечный коллектор не имел
ветрозащиты. Но циркуляция и нагрев воды начались
фактически сходу. Рукою ощущалось, что температура в
верхней части коллектора выше, чем в нижней. Когда
солнце показывалось на 15-20 минут попорядку, то
температура в баке (суммарный объем воды приблизительно
13-14 л.) росла фактически на очах. 3-4 градуса каждые
10 минут. Это меньше, естественно чем расчетная
мощность, но напомню – коллектор не имел ветрозащитного
стекла, а бак был не утеплен. Приблизительно за 2,5 часа
вода нагрелась до 42 градусов. Для сопоставления – в
накопительном водонагревателе вода в этоже время
нагрелась только до 25 градусов. (температура воздуха
была +17). Но главный вывод – солнечный коллектор из
экструдированного пенополистирола – полностью настоящая
и работоспособная конструкция.
Расходы на изготовка такового
солнечного коллектора составили: Лист ЭППС – 130 руб;
Клей-герметик (190 руб/туба, ушло приблизительно
половина) – 100 руб. Лист покрытого цинком железа 1 х 2
метра – 300 руб. Т.е. все фактически уложилось в 500-600
рублей. Кстати, лист оцинковки применен очень
нерационально, так как пришлось из него вырезать «угол».
Нужно было либо лист ЭППС укоротить до 1 метра (с 1,2
м). Либо напротив, склеить 3 листа ЭППС, что бы
использовать оцинковку практически всей площадью. В
любом случае, срок окупаемости издержек на таковой
солнечный коллектор составит не более 1-го сезона. В
последующем году проверим
|
