Літній душ з сонячним колектором. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Літній душ з сонячним колектором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

У статті розглянуто конструкцію та методику виготовлення літнього душу із сонячним колектором. Установка розрахована на виготовлення в домашніх умовах та використання лише широкодоступних матеріалів. Стаття призначена для щасливих власників власних будинків та дач, які не втратили інтерес до технічної творчості.

Думку по дереву

Як тільки в мене з'явився свій будинок, так одразу в душі прокинувся юний технік, а в пам'яті випливли однойменні журнали 60-х із масою надзвичайно корисних та цікавих конструкцій, де йшлося і про використання сонячної енергії. Але, як у нас водиться, будь-яке переселення починається з великого ремонту, і мій випадок – не виняток. Робота на даху в погожий літній день дуже сприяє роздумам щодо можливостей використання такої кількості безгоспної енергії. А остаточний поштовх до виготовлення цієї конструкції я отримав, сівши на великий чорний чобітний ніж, що пролежав на сонці кілька годин.

Якщо говорити серйозно, то використання сонячної енергії могло б дати цілком відчутну економію електроенергії та газу (принаймні у нашому регіоні - південь України). Тенденції до зниження цін на енергоносії не спостерігається, тому є сенс подумати про економію попередньо. Восени, після затихання будівельної гарячки, я вирішив зайнятися цим питанням серйозніше. Як виявилося, в мережі є досить багато літератури з цього питання [1], [2], [3]. Уважно вивчивши все, до чого мені вдалося дістатися, я дійшов висновку, що найбільш ефективно та технічно просто реалізувати нагрівання води у бойлері з включенням його до загальної системи гарячого водопостачання будинку. Варіанти, пов'язані зі значними конструктивними перебудовами будови одразу відкидалися, а використання фотоелектричних перетворювачів надто дорого і менш ефективно. Після проведення попередніх розрахунків з'ясувалося, що це буде грандіозна конструкція. Крім того, відразу виникла маса технічних питань, пов'язаних з виготовленням сонячного колектора. У книжках багато сказано, що треба робити, але не сказано як. Тому я вирішив потренуватися на "кішечках" і зробити для початку літній душ для перевірки правильності розрахунків та варіантів конструкції.

Робота душа планувалася в "імпульсному" режимі - днем нагрівання, а ввечері - дружне плескання всієї родини під душем. Прикидаючи необхідні розміри колектора, я виходив з того, що температура води у водопроводі (в теплу пору року) 15-20 ° С, а бажана температура в бойлері - близько 40 ° С. Отже, необхідно підняти температуру 60-80 літрів води на 20-25°С. Розрахунок вийшов дуже приблизним, тому що при вникненні в методику розрахунку з'ясувалося, що існує дуже багато приблизних коефіцієнтів (я не фахівець у галузі теплотехніки, і "почуття хвоста" в цій галузі ще не розвинулося). У результаті я отримав необхідну площу колектора в районі 0,5-0,7 м2. Керуючись книжковою мудрістю, законами фізики та здоровим глуздом, я приступив до проектування.

сонячний колектор

Власне кажучи, це основний елемент геліоустановки та головний біль голови. Після ознайомлення з цінами на заводські вироби інтерес до них у мене зник, я вирішив зробити його сам. Хотілося зробити колектор простіше, дешевше, краще і без використання верстатного обладнання та вуглекислотного зварювання. Спочатку я гасав з ідеєю використовувати штампований плоский радіатор (почерпнутої в одній із книжок) але, як виявилося, їх давно не випускають. У своїх пошуках я перемістився на барахолку, там я їх теж не знайшов, натомість натрапив на чудову алюмінієву бочку - вузьку і високу, що нагадує гігантський палець (звичайно, купив). Збирати нагрівальну панель на різьбленні з водопровідних труб і трійників мені не хотілося - і велика вага, і низька корозійна стійкість, і значне підвищення гідравлічного опору через велику кількість трійників з різкими стрибками прохідного перерізу. Загалом над ідеєю нависла похмура тінь.

Проблема вирішилася, коли я заблукав у магазин сантехніки та побачив мідну трубу для систем опалення. Це було те, що треба - висока корозійна стійкість, простота складання (пайка), розумно зроблені фітинги - практично без стрибків прохідного перерізу. Один раз відвідавши гарний магазин, ви придбаєте 90% необхідних матеріалів для всієї геліоустановки.

Конструкція сонячного колектора на рис. 1. Труби гідравлічних колекторів холодної та гарячої води виготовлені з відрізків труби діаметром 18 мм та трійників, нагрівальні трубки мають діаметр 15 мм. Для підключення до системи використовуються переходи на різьблення 3/4", два інші кінці заглушені. До нагрівальних трубок припаяний сталевий лист товщиною 0.8мм. , дві заглушки і дві перехідні муфти Крім цих матеріалів знадобиться роликовий труборіз, припій з флюсом і найдешевший газовий пальник, все це купується в тому ж магазині сантехніки.

Рис.1 (натисніть , щоб збільшити)

Виготовлення нагрівальної панелі починається з нарізки потрібної кількості трубок, після цього в два трійники впаюється перша нагрівальна трубка і проміжні трубки, далі на проміжні трубки надягаються наступні два трійники з вставленою (але не припаяною) нагрівальною трубкою, і всі з'єднання пропаюються, і так далі. В останню чергу впаюються заглушки та перехідні муфти. Складання слід вести на рівній площині, тобто після встановлення чергової пари трійників, всю конструкцію слід укласти на площину і вирівняти, а потім уже паяти (краще паяти прямо на площині, якщо вона це витримає). Паяння виробляється таким чином: на кінець труби наноситься тонким шаром поясок флюс-припою шириною 10-15 мм, труба вставляється в трійник (муфту) і місце спаю прогрівається пальником до розплавлення припою.

Після цього до нагрівальних трубок припаюється металевий лист, це найскладніша і найнеприємніша частина роботи. По-перше, слід запастись достатньою кількістю звичайного припою, по-друге, наклавши теплообмінник на лист, слід зазначити місця, де проходять нагрівальні трубки, та їх облудити. Зручно паяти, поставивши всю конструкцію під кутом і одночасно орудуючи потужним (90 Вт) паяльником і газовим пальником. Перед паянням, лист треба притиснути до трубок, я використав кілька струбцин, переставляючи їх у міру потреби. Можна просвердлити в листі отвори діаметром 1-1,5мм та притягнути їх дротом. Трубки треба припаяти по всій довжині з обох боків, не шкодуючи припою. Завершивши пайку, слід провести гідравлічні випробування, наприклад, заглушивши один вихід, а другий підключивши до водопроводу. Ніде й нічого не повинно текти та капати. Готову нагрівальну панель фарбують чорною матовою термостійкою фарбою в два шари, фарба продається в аерозольній упаковці в магазині госптоварів. В останню чергу встановлюють трійник 10 і 1 перехід.

Готову панель поміщають у дерев'яну скриньку (рис. 2). Ящик зібраний у шип із чотирьох дощок товщиною 25 мм. Перед складанням уздовж довгих сторін дощок з обох боків вибирають рубанком паз глибиною 6мм та шириною 6-8 мм. Для підвищення жорсткості коробки врівень з нижнім краєм пазів у кути коробки вклеюються дерев'яні бруски 30х30 мм, два таких же бруски довжиною 300-400 мм приклеюють (приблизно по центру) зсередини вздовж довгої сторони коробки з боку установки задньої кришки. Вони служать для кріплення задньої кришки ящика, виготовленої із шматка фанери завтовшки 6 мм.

Рис.2 (натисніть , щоб збільшити)

Для проходу вхідного та вихідного патрубків, у ящику вирізують пази. Робити це краще за місцем, закріпивши попередньо нагрівальну панель. Для склеювання ящика слід використовувати хороший водостійкий клей, цілком підходять "Рідкі цвяхи". Після виготовлення та припасування всіх частин ящика вони були просочені водовідштовхувальним складом (торговельна назва "Поліфлюїд") та пофарбовані синтетичною емаллю двічі.

Складання колектора проводять у такому порядку:

На задній кришці кріплять шурупами чотири дерев'яні проставки завтовшки 50 мм (слід слідкувати, щоб проставка не потрапила під нагрівальну трубку).
На кришку укладають шар скловати з припуском 90-100 мм, навпроти простовок скловату розсовують.
Встановлюють нагрівальну панель на проставки і кріплять її до них шурупами.
Вставляють задню кришку в ящик і кріплять кришку шурупами до брусків.
Розправляють скловату вздовж стінок ящика і закріплюють її в декількох місцях тонкими цвяхами з широкими шайбами.
Встановлюють на силіконовій герметиці захисне скло.
Задмухують будівельною піною місця проходу патрубків.

Еквівалентна площа нагрівання сонячного колектора – ~0,5 м2.

Складання геліоустановки

Повна схема геліоустановки показана на малюнку 3. Геліоустановка одноконтурна, термосифонного типу та розрахована на постійне підключення до магістралі живильної води. Така схема багаторазово описана, і я не повторюватимуся, а основну увагу приділю її технічному втіленню.

Про баку - накопичувачі я вже згадував, це алюмінієва бочка, яка після переробки має ємність приблизно 0,3 м2. Вихідно ємність бочки була близько 0,5 м2, мені це здалося забагато і я, обливаючись сльозами, зменшив її висоту на 0,8 м. Для теплоізоляції бак обгорнутий двома шарами мінеральної вати завтовшки 50 мм. Поверх вати укладено два шари гідроізоляційної тканини, тканина закріплена тонким в'язальним дротом. Зверху покладено кружок руберойду (у вигляді спіднички) і також закріплений в'язальним дротом. Звичайно, алюмінієва бочка - це розкіш (просто пощастило), цілком підійде і залізна ємність, пофарбована зсередини водостійкою фарбою. Можна спробувати і поліетиленову ємність, але при постійному знаходженні на вулиці їхня довговічність не дуже велика. Загальна вимога до будь-якого типу бака: він має бути вузьким та високим.

Штуцери в баку виготовлені з оцинкованих згонів завдовжки 100-150мм. Для підключення сонячного колектора використовуються згони на 3/4", для штуцера подачі води - 1/2". Конструкція штуцера показана малюнку 4. Тут єдиною можливою проблемою може бути шайби великого діаметра. У таких магазинах не було, я знайшов підходящі на барохолці. Отвори в баку спочатку свердляться, а потім доводяться до необхідного діаметра напилком.

Рис.4 (натисніть , щоб збільшити)

Трубопроводи виготовлені з металопластикової труби, робота з нею не викликає будь-яких проблем і не потрібен якийсь спеціальний інструмент (до речі, вона чудово ріжеться роликовим труборізом). При великих радіусах згину можна обійтися без згинальної пружини. Ще одна її позитивна властивість: малий гідравлічний опір. Для теплоізоляції труб використовується стандартний теплоізоляційний рукав (купується там, де і труба).

Як автоматичний клапан живильної води використовується поплавковий клапан від зливного бачка унітазу. При виборі клапана не варто економити - по-перше, клапан повинен бути надійним, щоб не лазити щотижня вгору і, по-друге, при його відкриванні вода повинна витікати переважно з вихідного отвору, а не летіти на всі боки. На вихідний патрубок клапана надіта пластикова трубка, що дістає до дна бака. При відборі води холодна вода надходить на дно бака і витісняє гарячу воду нагору.

Вихідний патрубок виготовлений з шматка оцинкованої труби з нарізаним на одному його кінці різьбленням 1/2" довжиною 150 мм. Вочевидь, найкращим рішенням було б використання плаваючого водозабірника і відбір води з верхніх шарів, але я не знайшов достатньо гнучкої і надійної трубки, а міняти трубку кожен сезон мені не хотілося. води для миття занадто висока, випускний патрубок був злегка модифікований, між випускним патрубком і клапаном був встановлений трійник, у нього від додаткового штуцера, встановленого в днище бака, через гнучкий шланг і кран подається холодніша вода.

Сонячний колектор встановлений під кутом 45 ° і спрямований точно на південь. Загальний вигляд геліоустановки показано малюнку 5.

Літній душ із сонячним колектором
Ріс.5

Конструкція душової кабінки – довільна, але вона має витримати сумарну вагу повного бака та вашу. Я зварив каркас кабінки з труби діаметром 40 мм та косинця 40х40, підлога та дах зроблені з дошки товщиною 40 мм. Конструкція має значний зайвий запас міцності, але я маю подальші види на перспективи її використання.

Хочу вам помітити, що розміри, вказані на малюнку 5, не догма і мають рекомендаційний характер. Щоб система добре працювала треба виконати три основні умови:

забезпечити хорошу теплоізоляцію всіх частин установки,
забезпечити мінімальні гідравлічні опори,
забезпечити максимальний перепад висот між вхідним патрубком сонячного колектора (12) та штуцером гарячої води (9), встановленим на баку.

Результати

Установка експлуатується два сезони, ніяких проблем не виникало і ніякого обслуговування не вимагалося (звісно, восени вода зливається, і всі крани відкриваються, навесні проходить зворотна операція). Непрямо обчислене ККД установки близько 0,38 (планується проведення точніших вимірювань для сонячного колектора). Після заповнення установки водою або після затяжних дощів установка входить в режим протягом декількох днів. Душем можна користуватися, починаючи з травня місяця і до жовтня. Навесні та восени, температура води, в районі вихідного патрубка, коливається від 25 до 30°С. Певний промах вийшов з кабінкою, я її зробив надто відкритим, і хоча вода досить тепла, але повітря вечорами буває холодне, рекомендую врахувати. Влітку, при мінливій хмарності (можна з коротким дощем) температура води 34-37°С, у спекотні дні доходить до 42-45°С. Кількість гарячої води цілком достатньо, щоб могли нормально помитися 3-4 людини (іноді друзі тестують).

Витрата газу влітку помітно знизилася, газова колонка практично не використовується, споживання газу не перевищує 4-5 м3 на місяць. Загалом, поставлене завдання було вирішено задовільно - для виготовлення геліо установки використовувалися тільки покупні широко поширені матеріали, ніяких ста нічних робіт не знадобилося, гарячою водою для миття (задарма) ми забезпечені все літо. Я задоволений результатами, отримав позитивний імпульс для подальшої роботи у напрямку використання дармової природної енергії, і страшно пишаюся скоєним.

література

1. Сабаді П.Р. Сонячний будинок, М.: Будвидав, 1981.
2. Системи сонячного тепло та холодопостачання, під ред. Сарнацького Е.В., Чистовича С.А., М.: Будвидав, 1990.
3. Харченко Н.В., індивідуальні сонячні установки.
4. Артюшенко Н.М., Опалення індивідуальних будинків, К: Будiвельник, 1980.

Автор: Євген Карпов

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Яскраве світло покращує роботу важливих генів 30.08.2019

Яскраве освітлення здатне посилити роботу гена PER2, який відповідає за зміцнення кровоносних судин та захист від серцево-судинних проблем. Такого висновку дійшли вчені з Університету Колорадо.

Вплив світлом корисний для серця пацієнтів, якщо світлова терапія застосовується за тиждень до операції. На підставі цього можна створити нові ліки для лікування серцево-судинних захворювань, стверджують фахівці.

Зміст лабораторних гризунів за умов яскравого висвітлення допоміг тварин посилити захист від серцево-судинних захворювань. Результат роботи експертів призвів до того, що у мишей знизився рівень пошкодження серцевої тканини після серцевого нападу.

Ген PER2 бере участь у регуляції циркадних ритмів та функцій мозку. Вплив на нього яскравим світлом допоміг захистити судини та серце від низького рівня кисню (можливо при ішемії), а також призвело до підвищення рівня аденозину (регулює кровообіг).

Після експерименту із гризунами вчені перевірили ефект світлової терапії на здорових пацієнтів. Для цього вони піддавали добровольцям вплив інтенсивного світла (10 тисяч люксів) протягом півгодини п'ять днів поспіль.

Результат експерименту показав, що світлова терапія збільшила рівень експресії гена PER2, зменшила рівень тригліцеридів у плазмі та покращила обмін речовин.

Інші цікаві новини:

▪ Безбарвна кава, що не залишає слідів.

▪ Перепис рослин Китаю

▪ 5 Вт DC-DC перетворювач TRACO TDN 5WI

▪ Зайва вага шкодить пам'яті та здібності до навчання

▪ Бінт подбає про рану самостійно

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Заземлення та занулення. Добірка статей

▪ стаття Спритність рук, і ніякого шахрайства. Крилатий вислів

▪ стаття Чи використовуються дирижаблі у військових цілях? Детальна відповідь

▪ стаття Роза. Легенди, вирощування, способи застосування