Самому сделать солнечный коллектор. Концентратор из пластиковых бутылок

Концепция проекта

Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.

Инструменты и материалы

Из инструментов потребуется:

• Дисковая и ручная пила.
• Электродрель.
• Рулетка.
• Отвертка.
• Пистолет для силиконового клея.
• Строительный степлер.

Материалы для коллектора:

• Лист поликарбоната с полыми каналами.
• Трубка из АБС-пластика.
• 4 заглушки на трубки.
• 2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
• Туба силиконового герметика.
• Баллончик с краской, если планируется окрашивание.

Материалы для рамы:

• 1 лист фанеры.
• Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
• Деревянный брус сечением 100×100 мм.
• Полиэтиленовая пленка, скотч.
• Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Материалы для организации циркуляции воды:

• Подходящий резервуар или емкость для воды.
• Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
• Несколько хомутов для подсоединения шланга.

Для наглядности тестирования работоспособности водогрейного коллектора я использовал цифровой термометр.

Пошаговая технология сборки солнечного коллектора

Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:

Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).

Изготовление рамки и сборка панели

В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.
Поэтапная сборка корпуса описана ниже:

Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.

Заполнение системы

Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.

Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).

Тестирование и испытание солнечного водонагревателя

Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.

Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!

Заключение

По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.

Инженеры из далекой аргентинской провинции Тукуман разработали простой и дешевый солнечный водонагреватель из нескольких десятков пластиковых бутылок. И написали подробную инструкцию, которая стала настолько популярна, что ее использовали тысячи людей из разных уголоков испаноязычного мира.

Это устройство абсолютно свободно обеспечит 80 литрами теплой воды семью из 4-х человек. И все что вам понадобится для этого: 6 пластиковых бутылок и 2 метра шланга.

Пошаговая инструкция, как сделать солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок

1. Соберите по крайней мере 30 бутылок мягких одноразовых на 1-1,5 литра и снимите этикетку.
2. Купите в магазине 12 метров шланга для полива черного цвета (именно черного) 2 см в диаметре, 8 «Т-образных» переходников и два колена, рулон тефлона и два шаровых крана 2 см в диаметре.
3. В основании каждой бутылки проделываем отверствия, равные диаметру отверстия в горлышке. Можно дрелькой, а можно и раскаленной отверткой.


Затем продеваем бутылки на шланг, так чтобы на один ряд приходилось по 6 бутылок. У вас должно получиться 5 рядов бутылок с длиной шланга по 2 метра.


4. Соединяем шланги Т-образными переходниками.


5. Выкладываем всю конструкцию в утепленную пенопластом коробку и соединяем патрубками с бочкой на 80 л. (Для лучшего теплового эффекта можете застелить коробку фольгой. А можете покрыть матовой краской из баллончика.)


6. Выставляем коллектор под углом 45 градусов на южной стороне крыши. (Для ветрозащиты можно прикрыть коллектор стеклом и прозрачным поликарбонатом.)


Наливаем воду и… вуаля! Уже через 15 минут

С каждым годом все более актуальной становиться проблема обеспечения своего загородного дома или дачи горячей водой. Особенно часто над этой проблемой размышляют хозяева коттеджей, в которых они проживают постоянно. Ведь затраты на отопление и горячее водоснабжение занимают весомую долю в финансировании жизнеобеспечения жилища. И поиск возможностей сократить затраты на содержание дома – это нормальное и естественное желание любого человека. Разумеется, самый реальный вариант снизить затраты в части отопления дома, изучить и начать изготовление своими руками устройства из области альтернативной энергетики.

О том что селективное устройство возобновляемой энергетики, примененное для отопления дома, имеет множество неоспоримых преимуществ известно давно, и о нем знает практически каждый взрослый человек. Однако на практике не каждый из этих взрослых людей, имеющих желание стать более автономными в вопросах осуществления нагрева воды, решается выложить приличную сумму денег, чтобы приобрести селективное устройство для отопления дома фабричного изготовления. Конечно, из любой ситуации можно найти выход, а из этой тем более. Солнечный коллектор для отопления дома можно сделать своими руками. Вы без проблем самостоятельно соберете плоский, воздушный солнечный коллектор. Такие самодельные устройства для нагрева воды с помощью солнечной энергии можно сделать из пивных банок и пластиковых бутылок, соединяя их при помощи шланга, подводя вакуумные трубки. В результате вы получите абсорбер солнечной энергии для отопления дома путем нагрева воды, изготовление которого не потребует от вас практически никаких финансовых вложений (особенно при выборе варианта из жестяных банок).

Какие материалы потребуются вам, чтобы изготовить самодельный абсорбер

Обычному обывателю кажется, что самостоятельно изготовить абсорбер на солнечной энергии для отопления своего дома, проведя собственноручное изготовление каждой детали, составляющей устройство, невероятно сложная задача. Однако, для того чтобы сделать подобный абсорбер, который будет выступать как устройство для нагрева воды в системе отопления дома, не нужно приобретение или поиск каких-то экзотических материалов. Вам не придется объездить уйму магазинов в поисках нужного шланга, разыскивая вакуумные трубки. Не переживайте – это все домыслы лентяев и людей, боящихся взяться за дело. Главное, взвешенно подойти к решению проблемы, правильно все спланировать, нарисовать схему и подобрать необходимые материалы.

Самодельный плоский воздушный абсорбер с нанесенным селективным покрытием можно изготовить из обычных материалов и компонентов ПНД. Вакуумные трубы из поликарбоната и другие детали можно приобрести по небольшим ценам в любом хозяйственном магазине или супермаркете. Схема для сборки довольно простая, в целях обучения можно просмотреть видео во всемирной сети (таких видео там более чем достаточно). На самом деле в глобальной сети можно найти много специализированной литературы по данной проблеме. Если вы решили сделать задуманную работу на качественно высоком уровне, прочтение определенного количества литературы не станет лишним.

Основная трудность в процессе сборки состоит в том, как именно сделать змеевик (это трубка в извилистой форме, по которой циркулирует жидкость, осуществляя накопление энергии). Здесь есть несколько вариантов исходя из которых, будет составлена схема сборки. Самый простой вариант собрать абсорбер на основе готового змеевика (можно попробовать поискать что ни будь, подходящее для этих целей, важно, чтобы он был вакуумный). Как вариант, может подойти система циркуляции, расположенная на задней стенке холодильника. Второй вариант – это подобрать нужные вакуумные трубки, два-три шланга, пару пластиковых бутылок воды (из них собирается теплоноситель). Для большей уверенности еще раз просмотрите обучающее видео. Трубки для нагрева воды лучше использовать медные. Далее вам потребуется заняться пайкой непосредственно змеевика.

Второй очень значимый элемент, который входит в абсорбер – это верхняя сторона из прозрачного поликарбоната. В условиях промышленного производства покрытие из поликарбоната не используется, лицевое покрытие отливают из закаленного стеклянного сплава. Однако в нашем случае рассматривается самодельный воздушный коллектор, тепловая схема и требуемая эффективность которого допускает использование поликарбоната, так как собирать устройство мы будем из подручных недорогих материалов. Стоит отметить, что существуют схемы сборки где применяют материалы начиная от пивных банок, и заканчивая применением пластиковых бутылок.

Подготовка к сборке абсорбера

Итак, в сборке своего устройства вам лучше прибегнуть к использованию сотового прозрачного поликарбоната. Применение такого вида поликарбоната позволит добиться максимальной эффективности нагрева от создаваемого устройства. Сделать выбор в пользу этого поликарбоната стоит еще и потому, что он очень прочный. Это немаловажно, учитывая возможные погодные катаклизмы, такие как крупный град, ураганный воздушный поток, который срывает ветки с деревьев – эти случайности надо учитывать, так как они способны повредить слабое покрытие. Сотовая структура покрытия поможет вам сделать воздушный эффект парника, в результате создавая усиленный момент нагрева воды в трубках. Проще говоря, применив этот материал и в дополнение к нему селективное покрытие, вы значительно повысите эффективность изделия.

Для абсорбирующей панели вам будет нужен лист металла толщиной около 0,8 миллиметров (однако, лучше подойдет медный материал). В принципе сойдет и стальной лист. На внешнюю поверхность надо будет нанести так называемое селективное покрытие (выкрасить матовой черной краской, краска должна быть стойкой к высоким температурам). Если не соблюдать эти рекомендации (черное покрытие тоже имеется в виду), устройство не будет функционировать в правильном режиме.

В дополнение к перечисленным компонентам приобретите необходимую для теплоизоляции минеральную вату, она создаст своеобразный воздушный капкан, максимально снижая теплообмен с окружающим пространством, передавая все тепло в змеевик, а далее посредством шланга, в систему отопления дома.

Корпус устройства вы тоже сможете собрать самостоятельно, для этого вам надо использовать алюминиевые материалы или использовать менее долговечный, но легче поддающийся обработке деревянный материал. Работая с деревом, вы потратите значительно меньше времени на создание обогревателя, а с фанерой работать еще легче. Но все-таки лучше использовать раму из алюминия, ее долговечность, в сравнении с деревом, не идет ни в какое сравнение.

Определяемся с размерами коллектора

Теперь подведем итог, перечислим все необходимые для сборки эффективного самодельного коллектора материалы:

• Трубки из меди размерами 18 миллиметров – из них вы будете формировать змеевик (такие же трубки используют при сборке отопительных систем);
• черная матовая краска, стойкая к высоким температурам (при ее помощи вы нанесете селективное покрытие);
• минеральная вата (теплоизоляция);
• лист металла (медь, железо, сталь), толщина листа 0,8 миллиметров в толщину;
• угловые переходы 18 х 18 миллиметров;
• сантехнические переходы 18 мм х ¾ (нужны для того чтобы подключить к системе водоснабжения);
• сотовый поликарбонат (лицевое покрытие коллектора);
• лист алюминия и алюминиевые уголки для создания корпуса изделия, в случае отсутствия таковых – деревянные планки и лист фанеры для задней стены нагревателя;
• все необходимые для проведения паяльных работ инструменты.

Важно заранее определиться с габаритами вашего коллектора исходя из его размеров, заранее рассчитайте требуемое количество трубок, переходов и других материалов (проще говоря, общую производительность монтируемого устройства). Вычислите количество воды, которое потребуется для обеспечения теплового обмена во всей системе. Чтобы это сделать определитесь заранее, в каких целях будет использоваться коллектор – либо это только помывка посуды, либо для душа, либо для обеспечения покрытия всех хозяйственных нужд горячего водоснабжения в вашем доме. Для подогрева воды в целях помывки посуды или принятия душа будет достаточно собрать коллектор размерами 200 х 100 сантиметров, расстояние между трубками в змеевике должно составить от 8 до 10 сантиметров.

Процесс сборки самодельного солнечного коллектора

Начало сборки этого изделия солнечной энергетики стартует с изготовления змеевика. Если вам удалось подобрать готовый змеевик, окончательная сборка займет намного меньше времени. Подобранный змеевик стоит очень тщательно вымыть под струей воды (желательно горячей), чтобы изнутри вымыть все засоры и избавиться от остатков фреона. Если у вас не нашлось подходящих трубок, то нужное количество вы сможете приобрести в магазине. Но в этом случае придется изготовить сам змеевик. Для его изготовления нарежьте трубки на требуемую длину. Далее, используя угловые переходы, проведите их спайку в форме конструкции змеевика. Дальше, чтобы коллектор можно было подключить к системе водоснабжения, на края змеевика напаивайте сантехнические переходы размерами ¾. Существует несколько вариантов формы и конструкции змеевика, например, можно паять трубки в форме «лесенки» (если вы собрались реализовать такой вариант, тогда покупайте не угловые переходы, вам понадобятся тройники).

Потом на заранее подготовленный лист металла вы наносите селективное покрытие черной матовой краской, сделать это желательно не меньше чем в пару слоев. Дождитесь, пока воздушный поток высушит краску, и начинайте пайку змеевика (с неокрашенной стороны). Вся конструкция змеевика должна быть припаяна по всей длине трубок, сделав это, вы гарантируете максимально эффективный теплообмен и как следствие – максимальную передачу тепла в систему водоснабжения. Если сделаете все правильно, собранный вами солнечный коллектор заработает так, как и было задумано.

Ответственная стадия сборки

Заключительным этапом вам надо собрать корпус, который скрепит все компоненты устройства в единую конструкцию. Используя лист фанеры и деревянные бруски, нужно сбить прочный ящик. В используемых деревянных брусках заранее прорежьте пазы, в них вы потом вставите экран из поликарбоната (глубина паза около 0,5 см). Выходные отверстия для трубок можно сделать уже после того, как установите все основные компоненты. Далее, в уже собранный деревянный ящик, чтобы создать воздушный карман, вы укладываете изоляцию из минваты. Поверх минваты крепите панель со змеевиком. Края ваты подворачиваете так, чтобы змеевик не дотрагивался до стенок ящика. Нагревательная панель и панель из поликарбоната также должны иметь между собой расстояние и не прикасаться друг к другу.

Завершающая стадия состоит в обработке корпуса специальным раствором с водоотталкивающей способностью и покрывается эмалью (за исключением лицевой части).

Вот и все, солнечный коллектор своими руками готов. Для того чтобы его активировать, поставьте его на опорную конструкцию, развернув лицевой частью к солнцу таким образом, чтобы лучи падали на лицевую часть под максимально прямым углом. На крыше устанавливаете бак для накопления воды, он будет служить резервуаром. К верхней части бака проведите шланг, соединенный с верхней трубкой коллектора, к нижней части от нижней трубки. Подключив воду по такой схеме, вы обеспечите работу в режиме естественной циркуляции. Согласно законам физики, горячая вода будет подыматься кверху в направлении бака, а вытесняемая холодная будет попадать в коллектор для нагрева в змеевике. Не забудьте, что к баку необходимо присоединить шланг и вентиль для забора воды из бака, а также его наполнения новой.

СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ ИЗ ПЛАСТИКОВЫХ БУТЫЛОК

О солнечных водонагревателях (солнечных водяных коллекторах) вообще…

Подавляющее большинство дачников хотело бы иметь на даче душ с солнечным подогревом воды. Но дальше примитивной бочки, установленной на крышу душевой кабинки дело обычно не идет. 99% не догадываются соорудить вокруг этой бочки даже простейший каркас и обтянуть его полиэтиленовой пленкой (что повысило бы использование солнечной энергии раза в 2, как минимум! Попробуйте войти в закрытую пленочную теплицу в солнечный день!). Наиболее продвинутые вставляют в эту бочку ТЭН (термоэлектрический нагреватель) и усердно греют им атмосферу.
Между тем, наверное каждый школьник знает, что на каждый квадратный метр поверхности перпендикулярный солнечным лучам, падает 600-1000 Ватт энергии в час! Ну просто грех ее не использовать в летнее время! Когда особенно приятно после жаркого дня принять душ перед сном, да и в течении дня освежиться не помешает. Но ведь не ледяной же водой из скважины или колодца.

Те, кто был в Греции или Италии, наверняка обратили внимание, что практически на каждом доме стоит гелиоколлектор-водонагреватель. Хотя устроены они в принципе, достаточно просто, в их работе есть много нюансов. Например - постоянный подпор воды, термоизоляция накопительного бака, организация циркуляции воды между баком и собственно коллектором и т.д.

Но самостоятельное изготовления подобных систем чрезвычайно и трудоемко, и дорого, и вобщем, при дилетантском подходе сулит больше хлопот, чем выгоды.
В самом деле, надо сделать герметичный коллектор, организовать циркуляцию воды и ее регулярное пополнение, избежать перемешивание уже нагретой воды со свежей холодной. А на зиму все это дело сливать (у нас тут не Греция с +12 в январе). И чего ради? Толи дело родная железная бочка! Налил - нагрелась, слил на зиму - нет проблем. Ну и что, что работает она всего 10-15 аз в году. Зато без хлопот.

Вот все эти проблемы и удерживают дачников от создания нормального и эффективного солнечного коллектора водонагревателя.
Но мне кажется, что при использовании пластиковых бутылок многие проблемы решаются. Остаются все «прелести» простоты примитивного «бочкового» солнечного водонагревателя и добавляются преимущества настоящего коллектора, с циркуляцией воды. И эти преимущества станут очевидны по ходу описание водонагревателя.

Солнечный водонагреватель коллектор из пластиковых бутылок.

Что такое пластиковая ПЭТ бутылка, вам объяснять не надо. Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные из под газированной питьевой воды. Хотя не знаю, с темными бутылками я не экспериментировал.
Если в такую бутылку налить воды и поставить на солнце, вода в ней довольно быстро нагреется. Но бутылка имеет весьма ограниченный объем! 2-2,5 литра максимум. А что бы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50-60, лучше больше 100.
Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Чтобы холодная вода могла в них втекать, а теплая - вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии. Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т.е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!

Вначале я хотел организовать проточность бутылки через создание специальной пробки. Например с соосными трубками. В одну втекает, в другую вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нормального классического солнечного коллектора. Поэтому я решил пойти другим путем - соединением бутылок и созданием из них своеобразной прозразной трубы, которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.

Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, я подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло - кольцевая пилка для сверления отверстий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70-100 руб). При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручивается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным сверлом 6-8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т.к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив - пупырышек. Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, что бы сверло не рыскало.

Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось, не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на применение силиконовых герметиков. Тщательно обезжирив поверхности ацетоном, я намазал резьбу бутылки и ввинтил ее в донышко. А потом обильно замазал стык герметиком и снаружи. Для надежности оставил бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3-4 мм/сутки, как сказано в инструкции).


Поскольку я всего лишь собирался отработать технологию и провести эксперимент, я ограничился последовательным соединением всего 3 бутылок. Герметичность стыков получилась абсолютная! На фото бутылки с водой лежат на картоне и как видите, никаких потеков воды! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ - ножом не отковырнешь!
За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода великолепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора - водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки ок. 35 см). Т.е. площадь коллектора составила 0,1 кв. метр, а емкость ок. 6 литров. Нетрудно подсчитать, что на 1 кв. метре уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по киловатту энергии! Да эту воду не то что нагреть - вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40-45 градусов можно 2-3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.

Теперь собственно о проекте водонагревателя.

Например, мы делаем 10-20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5-6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому мы соединим наши модули параллельно! И будем использовать из в режиме бочки: налил - нагрел - использовал (или слил в термоизолированный накопитель).
Что бы подключить все наши модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, например, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле. Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность, просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввинтить модуль в пробку.


Модули, разумеется должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верхней бутылке модуля необходимо просверлить небольшое отверстие, 2-3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например от насоса или водонапорного бака, на рисунке Вент.2). А другой вентиль будет разборный, через него будет сливаться теплая вода (на рисунке Вент.1).
Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим образом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сообщающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый. Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2 и водонагреватель начинает свою работу.
Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1 и нагревшаяся вода начинает стекать из разборной трубы.

Вот собственно и все.
Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.

Немного о конструкции.
Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика желательно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэтилен («пеноплекс»). Верх ящика затянуть полиэтиленовой пленкой или стеклом, что бы ветер не охлаждал бутылки.

Угол наклона - минимальный, градусов 10-20-30, не более.
Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отношению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются.
Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад давления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок. Хотя я при испытаниях ставил свой 3-х бутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,1 атм., при работе я бы рисковать не стал.

Размер всего водонагревателя - на вкус создателя. Для 200 литров потребуется ок. 110 бутылок, которые займут площадь ок. 3 кв.метров. Правда и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!
Можно использовать нагреватель в режиме «налил - вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды.

Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на солнце).
Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость) однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги. Ну труба, пара вентилей и 2-3 тюбика силиконового герметика по 45-50 руб/шт. А бутылки из под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и знакомых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок и сможете сделать себе очень достойный и производительный солнечный водонагреватель. Итого: 300-500 рублей максимум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!
* * *
Экспериментируя с элементами проточно - накопительного солнечного водонагревателя из пластиковых ПЭТ бутылок, я как то заметил, что температура темной (коричневой) бутылки из под пива, даже на ощупь выше, чем у прозрачной из под воды. Это натолкнуло меня на мысль провести простой эксперимент с бутылками разных цветов и видов, с целью выявить самые эффективные из них с точки зрения нагрева.
В самом начале я считал, что нет лучше бутылки для водонагревания, нежели прозрачная. Солнце греет воду непосредственно, без посредников. Как же я заблуждался! Самые первые результаты опытов развеяли мои теории в пух и прах.

Условия проведения эксперимента были просты. Я просто выставил ряд бутылок у стенки сарая, которая обращена примерно на юго-восток. Поскольку условия для всех бутылок были совершенно одинаковы, я никак их не термоизолировал и ориентировал. Т.е. именно так, в спартанских условиях эта бывшая в употреблении ПЭТ тара и должна была проявить свой истинный характер.

Были подготовлены бутылки согласно списку в таблице. При этом я использовал следующие соображения.

1) Подразумевалось, что экранирование задней (неосвещенной части бутылки) алюминиевой фольгой позволит отразить непоглощенные водой ИК-лучи и отразить их обратно в бутылку.

2) Зачернение задней части бутылки (резино-битумной мастикой из аэрозольного баллончика) позволит «поглотить» прошедшие через бутылку ИК-лучи. Одна из бутылок была зачернена сплошь, т.е. со всех сторон и стала черной и матовой.
Все было сделано накануне и на следующий день все бутылки встретили рассвет на месте проведения эксперимента. Учитывалось и температура окружающего воздуха (в тени поблизости) и ветер, обдувающий бутылки.

Солнце в этот день светило сквозь небольшую дымку, т.е. не давало полного накала, но поскольку все были в равных условиях, это можно не учитывать.
Результаты этого эксперимента приведены в таблице. Кстати, если кто то думает, что вода в 52 градуса - это «так себе» - попробуйте подержать в ней руку, хотя бы минуты 2… Только запасите послеожоговой мази побольше… А заодно измерьте температуру горячей воды из крана в квартире. Вряд ли она будет сильно выше.


Какие выводы можно сделать?

1. Собственно прозрачная вода - весьма плохой поглотитель ИК-лучей. Они практически проходят сквозь нее не задерживаясь. Как видите, прозрачная бутылка осталась самой «холодной». Нагрев можно смело отнести за счет неабсолютной прозрачности самой бутылки, а не непосредственного нагрева воды в ней.

2. Наличие фольги на задней стенке бутылки так же слабо влияет на нагрев. Уж не знаю почему. Возможно нагрев происходит только на передней стенке бутылки, возможно фольга кроме линзы отражателя выполняет еще и роль радиатора - охладителя.

3. Прозрачная с зачерненным дном выглядит уже гораздо лучше (на 8 %). Но очевидно, тут начинало сказываться и изменение угла освещения солнцем. По мере изменения угла освещения, изменялась и площадь задней поглощающей поверхности.

4. Лучше всех проявила себя именно полностью зачерненная бутылка. Черная матовая поверхность практически полностью поглощала ИК-лучи. А поскольку ПЭТ бутылка круглая, угол освещения не имеет принципиального значения.

5. Так же весьма неплохо проявили себя и бутылки из темного пластика. Это говорит о том, что поглощение тепла ПЭТ-бутылками идет в основном стороной, обращенной к солнцу. И очень слабо - собственно «внутренностями» бутылки (водой). И совсем никак - задней стороной.

Это позволяет сделать вывод о том, ЧТО собственно должен представлять из себя солнечный коллектор из пластиковых ПЭТ бутылок.
Это должен быть ящик, с хорошо утепленным дном, куда уложены ПЭТ бутылки.

Сторона бутылок, обращенная к солнцу, должна быть зачернена какой либо матовой краской (тот же «Кузбасс-лак» или резино-битумная мастика). Сверху ящик закрыть либо тонким стеклом, либо затянут полиэтиленовой пленкой, для защиты от ветра.
Такая конструкция солнечного проточного или накопительного нагревателя из ПЭТ бутылок будет самой эффективной. Кстати, эти же результаты позволяют прикинуть конструкцию и наиболее эффективного «классического» водонагревателя. Совершенно очевидно, что его «зеркало» вовсе не обязательно должно быть прозрачным. А уж если оно прозрачное - то «дно» должно быть абсолютно теплопоглощающим.
Теперь поговорим о «месте» такого нагревателя в системе дачного водоснабжения горячей водой.
Разумеется, наличие на крыше подобного нагревателя еще не гарантирует, что у вас будет горячая вода. Бывают и продолжительные ненастья, и по ночам, особенно в демисезонье, вода будет в таком нагревателе сильно остывать.

Мне думается, что подобный водонагреватель выполняет 2 функции.

А) Позволяет вам за «сущие гроши» убедиться, что солнечный водонагрев возможен и это реальность. Ведь не каждый решится вот так с бухты-барахты строить солнечный коллектор, вкладываясь в солидные деньги ради пока эфемерной экономии электричества, дров, денег. Этот водонагреватель за 500 рублей окупится за сезон и даст вам прочувствовать прелесть момента.

Б) Этот водонагреватель позволит РЕАЛЬНО вам экономить деньги в виде дров, электричества, газа и т.д. работая в качестве системы водоподготовки для ЛЮБОГО промышленного водонагревателя.

Расход горячей воду в каждой семье свой. Но в любом случае, она должна быть и всегда. Поэтому, как только заканчивается нагрев воды в солнечном коллекторе, ее сразу следует отправить в хорошо термоизолированный накопитель, из которого и происходит расход горячей воды. В этом же накопителе должен быть установлен и ТЭН, который позволит получить горячую воду в период продолжительного ненастья. Либо к нему можно подвести дровяную водогрейку.
Но в любом случае, собственно солнечный водонагреватель - лишь часть системы подготовки горячей воды. Тогда горячая вода будет в доме или душе всегда и круглосуточно. Хотя конечно его можно использовать и сам по себе. Просто горячая вода буде готова к обеду.

"Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

Понятие альтернативной энергии для многих владельцев частных домов и дач ассоциируется с дорогими солнечными панелями, ветряками или теплонасосами. Никто даже не догадывается, что лишь за несколько часов за сущие копейки можно соорудить солнечный коллектор из пластиковых бутылок, чтобы снабжать себя горячей водой весь теплый сезон.

Мы расскажем, как из бросовых материалов сделать эффективную систему подготовки санитарной воды. В предложенной нами статье вы найдете подробное описание конструкций и способов изготовления систем, действие которых проверено на практике. С учетом наших рекомендаций вы без хлопот соберете полезный в хозяйстве прибор.

Основное отличие солнечного коллектора от различного типа генерирующих тепло состоит в цикличности работы. Иными словами – при отсутствии солнца не будет никакой тепловой энергии.

Очевидно, что в темное время суток производительность автономной ГВС с солнечным коллектором сводится к нулю. Выработка тепла солнечным коллектором определяется длиной светового дня, который зависит от географической широты и времени года.

Самодельный солнечный коллектор позволит решить не только вопрос снабжения горячей водой дома, не подключенного к центральным сетям, но и проблемы отопления

Климатические особенности местности также оказывают заметное влияние на уровень производительности солнечного коллектора. Если местность характеризуется нередкими туманами либо солнце часто скрывается за тучами, то производительность гелиоколлектора существенно снижается.

Однако и в этом случае и/или нагрева воды остается эффективным, благодаря способности улавливания даже рассеянных лучей.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основным элементом стандартного варианта солнечного коллектора является адсорбер в виде медной пластины с трубкой. Пластина быстро разогревается под действием солнечных лучей, передавая тепло трубке и находящейся в ней жидкости. Благодаря свободной или принудительной циркуляции полученное тепло далее транспортируется по всей системе.

Под действием солнечных лучей происходит нагрев медной пластины, от которой передается тепло находящемуся в трубке теплоносителю

Для повышения эффективности работы адсорбера следует наделить его необходимыми физическими свойствами. Прежде всего, необходимо повысить поглотительную способность адсорбера и свести к минимуму отражение солнечных лучей. Самым простым решением будет нанесение на адсорбер черной краски.

Чтобы повысить эффективность работы адсорбера, его нужно накрыть прозрачным стеклом. Обычное стекло отражает часть солнечных лучей.

Лучше всего использовать специальное стекло с низким содержанием в своем составе железа либо применять антибликовое покрытие. Чтобы избежать загрязнения стекла, корпус солнечного коллектора следует сделать герметичным.

Невзирая на массу способов улучшения работы и наращивания производительности солнечного коллектора, все же из-за несовершенства конструкции данный показатель далек от идеального. Учитывая принцип работы гелиоколлектора и методы повышения его эффективности, попробуем создать примитивную и недорогую модель из подручных материалов.

Сборка агрегата из подручных материалов

Помимо дешевизны и простоты сборки вариант из пластиковых бутылок отличается от стандартных гелиоустройств тем, что плоские солнечные коллекторы плохо работают в утренние и вечерние часы.

Выпуклая форма бутылок обеспечивает практически вертикальное проникновение лучей даже во время заката и рассвета, тем самым обеспечивая эффективность работы устройства, как в утренние, так и в вечерние часы.

Есть несколько отличительных способов сооружения из пластиковых бутылок отлично работающей системы получения горячей воды:

• Солнечный коллектор играет роль накопительного бака, в котором вода нагревается и затем сливается;
• Солнечный коллектор соединяется с накопительным баком с обеспечением нагрева воды и ее естественной циркуляцией;
• Пластиковые бутылки коллектора выполняют роль резервуара для воды;
• Пластиковые бутылки играют роль герметичных емкостей для сохранения тепла.

Также солнечные коллекторы могут различаться своими конструктивными особенностями. Прежде всего, это связано, как со способом крепления бутылок, так и способами их расположения.

Вариант с накоплением подогретой воды

Для изготовления солнечного коллектора потребуется диаметром 50 мм, к которой будут подсоединены пластиковые бутылки, число которых определяется диаметром трубы. Для шаблона было взято 15 пластиковых бутылок, таким образом, рабочая емкость солнечного коллектора составила 30 литров.

Для соединения бутылок в единую систему в пропиленовой трубе, предназначенной для горячего водоснабжения, необходимо просверлить отверстия. Идеальным решением было использование перьевого сверла по дереву диаметром 26 мм.

При таких размерах обеспечивается максимальная плотность соединения, и бутылка с усилием вкручивается в отверстие по своей резьбе. Для обеспечения максимальной герметизации соединения стыки можно промазать силиконовым герметиком, но лучше использовать термоклей.

Чтобы добиться эффекта сообщающихся сосудов в верхней части каждой из бутылок необходимо сделать отверстия диаметром около 2 мм.

После подсоединения бутылок с одной стороны трубы врезается штуцер, который в дальнейшем будет соединен с водопроводом для подачи воды. С другой стороны следует врезать кран, через который будет сливаться подогретая вода в накопительную емкость.

Однако под тяжестью наполнившейся воды такой прибор для бытового использования может потерять свою целостность. Поэтому будет целесообразным устройство короба. Для его изготовления потребуется доска, шириной 150 мм.

Для повышения эффективности работы солнечного коллектора на дно короба можно уложить пенопласт или пенополистирол толщиной 50 мм и накрыть фольгой.

После установки солнечного коллектора на место его дальнейшей эксплуатации пластиковые бутылки необходимо покрасить в черный цвет для более эффективного поглощения солнечных лучей.

Краску лучше использовать матовую и наносить распылением из аэрозольного баллона. Остается накрыть короб стеклом, тем самым повысив его герметичность и подсоединить его к системе подачи холодной воды и системе слива подготовленной к употреблению теплой воды в накопительный бак.

Из практического опыта известно, что пластик плохо переносит воздействие высоких температур, которые приводят к его деформации. В яркие солнечные дни температура подогреваемой воды может превысить 65 градусов, что приведет к деформации пластика.

В связи с этим лучше отказать от дополнительной герметизации короба с помощью стекла вообще либо использовать его исключительно в облачную погоду.

Способ с циркуляцией подогреваемой воды

Система устройства солнечного коллектора сходна с первым вариантом, но имеет ряд конструкционных отличий.

Для создания коллектора потребуются следующие инструменты и материалы:

• Труба ПВХ диаметром 20 мм с уголками и тройниками;
• Роликовый труборез;
• Фасочные резцы;
• Праймер (чистящее средство);
• Пластиковые бутылки;
• Тетрапаки из-под молока или сока;
• Канцелярский нож;
• Картон;
• Термостойкая матовая краска черного колера;
• Накопительный бак.

Для монтажа нам потребуется труба ПВХ диаметром 20 мм. Горизонтальную часть трубы следует разрезать на отрезки, в которые путем холодной сварки будут присоединены уголки и тройники. Нижняя часть солнечного коллектора будет выглядеть точно так же. В конечном результате мы получим замкнутую систему, но обо всем по порядку.

Особенности склеивания труб ПВХ

Для получения качественного разреза лучше использовать , оснащенный роликами. После разрезки с внутренней части трубы необходимо снять фаску, используя специальные фасочные резцы.

После измерения глубины тройников и уголков нужно на торец присоединяемой трубы установить метку и обработать праймером (чистящим средством) торцы труб и фитинги.

Следующим шагом будет нанесение и распределение клея по наружной части трубы и внутренней части фитинга. Клей необходимо наносить кистью, при этом ее размер должен быть меньше диаметра труб. Остается вставить трубу в подготовленный тройник или уголок и провернуть на четверть оборота для равномерного распределения клея.

Нужно учесть, что работы по вклеиванию одного уголка или тройника должны быть выполнены не дольше, чем за 30 секунд. После фиксации необходимо удалить остатки клея.

Порядок изготовления солнечного коллектора

После подготовки верхней трубы и присоединения к ней вертикальных труб можно приступать к подготовке пластиковых бутылок. В представленной модели солнечного коллектора имеется 4 вертикальных трубы длиной 105 см, на такой длине трубы можно разместить 5 пластиковых бутылок. То есть для сборки коллектора потребуется 20 пластиковых идентичных бутылок.

С каждой бутылки нужно удалить дно. Для этого следует изготовить простой шаблон из свернутого в трубку отрезка картона длиной 30 см. Пользуясь шаблоном и канцелярским ножом, удаляем дно на бутылках. После подготовки бутылок можно приступать к изготовлению абсорбера, который будет поглощать солнечную энергию.

Использование простого шаблона из картона дает возможность быстро провести резку и получить бутылки одинакового размера

В роли абсорбера используем использованные тетрапаки из-под сока или молока. Их необходимо разрезать, тщательно вымыть и просушить. Для улучшения их поглотительной способности следует нанести черную матовую краску. Проще всего это сделать, используя краску из баллончика путем аэрозольного распыления.

Последовательное нанизывание пластиковых бутылок позволяет легко размещать в них сложенные тетрапаки

После подготовки бутылок и тетрапаков можно приступать к сборке гелиоприбора. Сначала на вертикальную трубку нужно нанизать пластиковую бутылку горлышком вперед и вставить в нее тетрапак. Подобным образом нанизываются все бутылки на вертикальные трубки, которые затем необходимо соединить с тройниками и уголками нижней трубы, аналогичной верхней.

Для придания жесткости изготовленному солнечному коллектору необходимо изготовить для него опору.

Можно как в первом случае поместить коллектор в деревянный короб, но утеплять его уже нет необходимости. Так как каждая из пластиковых бутылок представляет собой своего рода небольшой утепленный резервуар, который, разогреваясь изнутри, передает тепло воде, циркулирующей по трубкам.

Особенности размещения и подключения

Для максимально возможного поглощения солнечных лучей, коллектор нужно ориентировать в южном направлении. Достаточно небольшого угла наклона 10-15 градусов, чтобы коллектор эффективно работал практически при любом расположении солнца.

Нижнюю часть трубы нужно подсоединить к нижней части накопительного бака, а верхнюю – приблизительно, к его центральной части. Холодная вода из полимерной емкости будет поступать по нижней трубе в коллектор, где будет нагреваться и подниматься по верхней трубке в бак.

Таким образом, будет осуществляться естественная циркуляция воды по самодельной системе. Чтобы обеспечить высокую интенсивность циркуляции воды, бак должен быть размещен чуть выше солнечного коллектора на расстоянии не менее 0,3 м от него.

Нужно учесть, что при поступлении холодной воды в бак из системы водоснабжения происходит ее активное перемешивание, что снижает эффективность работы коллектора. Избежать этого можно, оборудовав ввод в бак турбулентным редуктором, который представляет собой заглушенную трубку с множественными отверстиями.

Вода через редуктор поступает плавно, что позволяет холодной воде оставаться в нижних слоях, откуда и происходит ее забор в солнечный коллектор.

Очевидно, что солнечный коллектор обеспечивает подогрев воды только в дневное время при солнечной погоде. Поэтому важно сохранить горячую воду для ее использования днем и вечером. Для этого необходимо произвести утепление накопительной емкости.

Выводы и полезное видео по теме

Видео 1. Так появились первые гелио-системы из пластиковых бутылок:

Видео 2. Практически бесплатный прибор для нагрева воды в действии:

Солнечный коллектор из пластиковой тары для напитков – дешевое решение получения горячей воды. Однако на случай длительного ненастья, особенно в весеннее и осеннее время, целесообразно в накопительном баке установить ТЭН. В этом случае солнечный коллектор станет частью полноценной системы, позволяющей при благоприятных условиях экономить средства.

Расскажите о вашем опыте в сооружении самодельной гелиосистемы из пластиковых бутылок. Не исключено, что в вашем арсенале имеются сведения и варианты конструкций, которые могут пригодиться посетителям сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме, задавайте вопросы, делитесь фото и полезной информацией.