Самодельный солнечный коллектор (часть 1)

Я уже давно задумал сделать на даче солнечный коллектор для нагрева воды в летнем душе.  Идея эта появилась еще два года назад, с началом строительства бани, но только в прошлом году я приступил к ее практическому воплощению. Спросите: «Что я делал до этого»? А я искал какой же мне вариант реализации выбрать. Сейчас уже даже смешно вспоминать, какой у меня был первоначальный план.

Самый распространенный и наверное самый надежный вариант самодельных солнечных водонагревателей – это коллектор спаянный из медных трубок (схема чуть выше). Я тоже изначально думал делать именно такой. Но проблема в том, что он получается слишком уж дорогим и довольно тяжелым. У меня же стояла задача сделать максимально дешевую и легкую конструкцию.

Именно поэтому я остановился на варианте использования в качестве рабочей поверхности листового сотового поликарбоната. Развитие идеи использования пластиковых панелей с внутренней канальной структурой начиналось еще с мысли об использовании ПВХ-сайдинга, но потом на глаза попался поликарбонат – его не надо «набирать» из нескольких досочек. Моя уверенность в правильности выбранного материала для солнечного коллектора стала укрепляться, когда комментариях к описанию моих тестовых конструкций читатели начали предлагать использовать именно сотовый поликарбонат или полипропилен. А недавно я еще и в интернете наше описание нескольких похожих действующих солнечных нагревателей.

Итак, курс на изготовление пластикового солнечного коллектора выбран. Приступаем к реализации.

Первым делом я для себя решил, что мой коллектор будет собран без использования стекла. В качестве ветрозащиты я собираюсь использовать тот же материал, что и для рабочей поверхности, т.е. сотовый поликарбонат.

Это прозрачный материал, светопроницаемость достаточно хорошая, поэтому я не думаю, что он будет очень сильно снижать КПД конструкции по сравнению со стеклом. А вот плюсов у такой замены фронтальному стеклу я вижу массу. Благодаря тому, что поликарбонат фактически двухслойный, это будет равносильно двойному остеклению. Это поможет создать отличный парниковый эффект.

Второй плюс поликарбоната – прочность. Он с легкостью переносит крупный град. Даже если во время града фронтальное покрытие и пострадает, это разрушение ни как не скажется на работе системы в целом. И уж конечно, последствия не будут столь катастрофическими, как при разбитом стекле.

С фронтальным покрытием определились. Следующим важным элементом солнечного коллектора является задняя теплоизоляция. Я решил использовать для этого обычный листовой пенопласт. Причины такого выбора: легкость и дешевизна. Некоторые производители используют в качестве заднего утеплителя тот же сотовый поликарбонат или полипропилен. Решение конечно изящное, коллектор получается тоненький. Но лично мне кажется, что это будет чуть дороже. К тому же, у меня на даче уже был лист пенопласта подходящего размера – остался со времен утепления дома.

Следующий шаг – надо определиться с толщиной материала, который будет использоваться в качестве коллектора. В продаже есть листы от 4 до 25 мм. Некоторые советуют «брать больше», мотивируя это тем, что получится больше площадь сечения внутренних каналов, по которым будет циркулировать жидкость, что уменьшает сопротивление потоку. Но простой расчет для листа толщиной 4 мм дает нам суммарную площадь сечения каналов в районе 35 кв.см на погонный метр – это равносильно сечению трубы диаметром 6-7 см. Не знаю как вам, но мне этого сечения более чем достаточно. К тому же надо помнить вот еще что: чем больше будет толщина рабочего листа, тем больше будет объем внутренних каналов, т.е. тем больше туда поместится теплоносителя, а он будет иметь больший вес и этим весом будет деформировать нашу систему. В коллектор из листа поликарбоната толщиной 4 мм поместится около 3-4 литров на 1 кв.м, а если взять лист 10 мм, то теплоносителя в нем будет уже около 10 литров на 1 кв.м. А еще большой объем теплоносителя будет дольше прогреваться солнцем.

Короче, я решил использовать сотовый поликарбонат толщиной 4 мм. Было куплено два листа размером 210х100 см. Один – для рабочей поверхности, второй – для фронтальной защиты.

Кстати, еще на этапе обдумывания проекта я решил делать солнечный коллектор площадью около 2 кв.м. Для такой площади мне понадобилось два отрезка метровой длинны из сплошного 12-ти метрового листа, в которых продают сотовый поликарбонат. Ширина стандартного листа 210 см. – мне это как-раз подходит.

Было еще несколько вариантов. Например, можно было бы сделать два солнечных  коллектора размером 1х1 метр, их будет проще перевозить. Я не стал этим заниматься из-за увеличения объема работ по сборке двух коллекторов вместо одного. К тому же у меня сборочная площадка и место будущей эксплуатации – одна и та же дача, не придется думать как перевезти здоровенную конструкцию.

Еще можно было бы сделать вертикально ориентированный коллектор размером 1х2 метра, но в этом случае мы бы уменьшили суммарное сечение внутренних каналов коллектора (в 2 раза), а также увеличили бы их длину (тоже в 2 раза), что примерно в 4 раза увеличило бы сопротивление потоку теплоносителя и снизило бы КПД системы, в сравнении с горизонтально ориентированным коллектором 2х1 м.

Ладно, продолжим…

Для сборки и подключения коллектора я также купил:

•     Канализационные трубы ПВХ. Диаметр – 32 мм. Длина – 2 м. [2 шт]
•     Заглушки для этих труб [2 шт]
•     Полипропиленовые водопроводные уголки-фиттинги с металлической резьбой [2 шт]
•     Гибкие шланги с резьбовым соединением [2 шт]

Пара комментариев по выбранным материалам.

Канализационные трубы были выбраны вместо водопроводных т.к. у них больше диаметр и тоньше стенки – проще будет резать трубу вдоль. Учитывая, что коллектор будет работать не под давлением, прочности такой трубы вполне хватит.

Штатные заглушки для канализационных труб будут использованы по прямому назначению – они закроют трубы с одной из сторон.

Полипропиленовые уголки с резьбой подбирались прямо в магазине так, чтобы их наружный диаметр максимально подходил ко внутреннему диаметру труб. Их надо будет просто посадить на герметик.

Можно было бы использовать уголок для канализационных труб, но тогда все равно пришлось бы думать как к нему надежно подсоединить шланг подключения коллектора. А с этими водопроводными уголками я «убиваю двух тараканов одним тапком» – и вывод сделаю и разборное соединение для подключения. Вы спросите: «Почему уголки? Почему не прямой вывод?» Ну так шланги-то от пассивного солнечного коллектора будут вверх идти к теплоаккумулятору, который должен располагаться выше коллектора. Уголки, чтобы потом шланги не изгибать.

Все остальные материалы будут докупаться по мере необходимости.

Продолжение следует…

Источник: germarator.ru