Солнечный водонагреватель

Простейшую конструкцию солнечного водонагревателя может спроектировать практически любой человек. Для этого достаточно установить на крыше домика или летней душевой кабинки емкость с водой – металлическую бочку (или полиэтиленовую емкость), окрашенную в темный цвет. С одной стороны в такую емкость проводится шланг с холодной водой, с другой – шланг, из которого будет поступать уже нагретая солнцем вода. Однако у такого водонагревателя есть один существенный недостаток: в прохладные дни, когда солнце скрыто за тучами и выходит на короткие промежутки времени, вода в бочке нагревается только до температуры воздуха или чуть выше, для нагрева нужен целый день и при этом теплой воды может хватить только на одного члена семьи. Более эффективным типом солнечного водонагревателя является солнечный коллектор, состоящий из нескольких блоков в зависимости от требующегося количества горячей воды и соединенный с накопителем нагретой воды и аванкамерой (рис. 8).

Коллектор в данном водонагревателе представляет собой радиатор из окрашенных в черный цвет труб, который помещается в деревянный короб со стеклянной крышкой. Дно короба закрывается окрашенным изнутри в черный цвет металлическим листом.

Рисунок 8. Система горячего водоснабжения на основе солнечного радиатора

Для того чтобы увеличить поглощающую способность металла, черная краска должна быть матовой, без блеска. Сам радиатор выполняется из труб с полудюймовым сечением, для подвода холодной и отводы горячей воды используются стандартные трубы в 3/4 дм. Все трубы меньшего диаметра соединяются при помощи муфт, тройников, уголков в радиаторную решетку, которая затем закрепляется в коробе стальными хомутами.

Короб для радиатора лучше сделать из трехмиллиметровых досок, так как дерево отличается хорошими теплоизолирующими свойствами. Для повышения теплоизоляции короба на его дно под металлический лист дополнительно прокладывается лист пенополистирола либо другого теплоизолирующего материала. Снаружи короб для понижения потери тепла за счет теплоизлучения покрывается серебряной краской, швы, соединяющие стекло с крышкой короба, после закрепления радиатора тщательно промазывают герметиком.

В качестве накопителя для нагретой воды выбирается емкость от 100 до 300 л в зависимости от ежедневной потребности в теплой воде. Если нет емкости подходящего объема, можно соединить в единую систему несколько бочек меньшего объема. К тому же распределение веса в нескольких бочках поможет решить проблему размещения накопителя на потолке, так как в этом случае давление массы воды на перекрытия можно более эффективно перераспределить по всему чердаку.

Во избежание потери тепла в накопителях они также тщательно теплоизолируются специальными материалами, а также покрываются изнутри и снаружи серебряной краской. Однако для максимально эффективного сохранения тепла лучше изготовить своего рода термос для накопителя в виде дощатого ящика с двойными стенками, между которыми проложен слой теплоизолирующего материала. Это могут быть и пенопласт, и опилки, и высушенная трава. Дополнительную теплоизоляцию осуществляют, окрасив короб снаружи и изнутри серебряной краской.

Энергия солнца сегодня широко используется по всему миру: в Европе, Азии и Америке построены десятки солнечных электростанций. В Европе солнечные коллекторы используются на промышленных предприятиях для горячего водоснабжения, а также для опреснения воды.

Аванкамера, которую выполняют из любого подходящего сосуда емкостью в 30–40 л, играет роль расширителя и служит для создания в системе горячего водопровода постоянного давления.

Для автоматизации подачи холодной воды в систему в аванкамере устанавливается подпитывающее устройство на основе поплавкового клапана, который можно купить в любом сантехническом отделе. По мере расходования нагретой воды уровень жидкости в аванкамере падает, клапан открывается, и новая порция воды поступает в систему.

Устанавливать такой солнечный водонагреватель начинают с размещения на потолке системы накопителя и аванкамеры. При этом уровень воды в ней должен быть всегда на 1 м выше уровня воды в накопителях.

Остальная часть концентрирующего коллектора формируется следующим образом: из напорного бака в коллектор подается холодная вода. На втором конце коллектора монтируется клапанный термостат, который открывает выходную трубу, когда вода достигает определенной температуры. Когда горячая вода полностью сольется в термос, ее место занимает новая порция холодной воды, из-за понижения температуры клапан-термостат снова закрывается, и вода нагревается в коллекторе до заданной температуры.

Позади зеркальной стены ящика (или в любом другом месте, где будет удобно) установлены два бака-термоса, которые со всех сторон закрываются специальным теплоизоляционным материалом, точно так же укрывают и ведущие к ним трубы с горячей водой. Коллектор размещают перед параболическим зеркалом в фокусе отражающихся солнечных лучей (так можно в несколько раз увеличить количество солнечной энергии, попадающей на трубу и преобразующейся в тепловую энергию, греющую воду). Так как солнце не стоит на месте, а постепенно переходит с востока на запад, то весь водонагреватель придется вручную передвигать вслед за солнцем либо делать более плоскую параболу, но и в этом случае раз в день установку придется передвигать. Самым эффективным решением данной проблемы станет установка автоматического устройства, которое всегда будет ориентировать зеркало точно на солнце.