Создание солнечного коллектора из пластиковых бутылок: пошаговое руководство по изготовлению гелио-прибора

Альтернативные источники энергии для большинства владельцев загородных участков и дачных домов ассоциируются с дорогими солнечными панелями, ветряными турбинами или тепловыми насосами. Мало кто догадывается, что за короткое время и за небольшие деньги можно самостоятельно собрать солнечный коллектор из пластиковых бутылок, который будет обеспечивать горячей водой в течение всего теплого сезона.

В данной статье мы поделимся, как из доступных материалов можно создать эффективную систему для нагрева санитарной воды. Здесь вы найдете детальные инструкции по конструкциям и методам изготовления систем, которые были успешно протестированы на практике. С нашими рекомендациями вы легко соберете полезное устройство для своего хозяйства.

Для начала, вам понадобятся следующие материалы: пластиковые бутылки объемом 1,5 или 2 литра, черная краска для повышения теплоотдачи, деревянные или металлические каркасные элементы для создания основы, а также шланги для подводки и отводки воды. Выбирайте бутылки с темной крышкой, так как они лучше нагреваются на солнце.

Первая стадия – подготовка бутылок: тщательно промойте их, удалите наклейки и аккуратно прокрасьте черной краской. Дайте краске высохнуть, чтобы она эффективно впитывала солнечное тепло.

На следующем этапе необходимо собрать каркас. Он должен быть устойчивым и хорошо защищённым от внешних воздействий, таких как ветер и дождь. Лучше всего расположить коллектор под углом 45 градусов к поверхности земли, чтобы оптимально ловить солнечные лучи.

При установке бутылок в каркас оставьте между ними небольшое пространство для циркуляции воздуха и обеспечения максимальной эффективности. Чтобы вода проходила через всю систему, используйте насос, который будет перекачивать холодную воду из резервуара в коллектор и возвращать нагретую обратно.

После установки системы проверьте герметичность соединений и протестируйте коллектор в солнечный день. Вы сможете использовать нагретую воду для бытовых нужд, например, для душа, мытья посуды или полива сада. Такой солнечный коллектор значительно снизит затраты на электроэнергию и позволит вам сделать дом более экологически чистым.

Создание солнечного коллектора из пластиковых бутылок – это не только экономия, но и приятное хобби, которое поможет вам ближе познакомиться с принципами работы альтернативной энергетики и внести свой вклад в защиту окружающей среды.

Область применения солнечных коллекторов

Главное отличие солнечного коллектора от других типов гелиосистем, вырабатывающих тепло, заключается в их цикличности. Проще говоря, без солнечного света не будет и тепловой энергии.

Ясно, что в ночное время эффективность работы автономного горячего водоснабжения с солнечным коллектором стремится к нулю. Выработка тепла зависит от продолжительности светового дня, которая изменяется в зависимости от географического положения и времени года.

Самодельный солнечный коллектор способен не только решить проблему горячего водоснабжения для домов, не подключенных к централизованным системам, но и обеспечить отопление.

Климатические условия региона существенно влияют на эффективность солнечного коллектора. Например, если местность часто затянута туманами или небо огромное время закрыто облаками, производительность гелиоколлектора может значительно снижаться.

Тем не менее, даже в таких условиях солнечный коллектор остается эффективным, так как может улавливать даже рассеянные солнечные лучи. Также существуют модели коллекторов, которые могут работать эффективнее в условиях низкой освещенности, используя более совершенные технологии.

Создание системы отопления и горячего водоснабжения на основе солнечного коллектора может значительно снизить расходы на энергоресурсы и обеспечить независимость от централизованных сетей. Интеграция таких систем с другими альтернативными источниками энергии, например, ветровыми генераторами, может повысить общую эффективность и надежность данных решений.

Кроме того, солнечные коллекторы могут использоваться в различных сферах, включая сельское хозяйство для обогрева теплиц, в промышленных процессах, где требуется горячая вода, а также в бассейнах для поддержания комфортной температуры воды в любое время года.

Построение и принцип работы

Ключевым компонентом стандартного солнечного коллектора является адсорбер, который выполнен в виде медной пластины с трубкой. Эта пластина быстро нагревается под воздействием солнечных лучей, передавая тепло жидкости, находящейся в трубке. Благодаря свободной или принудительной циркуляции полученное тепло распределяется по всей системе.

Когда солнечные лучи попадают на медную пластину, происходит ее нагрев, и тепло передается теплоносителю, находящемуся в трубке.

Для увеличения эффективности работы адсорбера стоит улучшить его физические характеристики. Во-первых, необходимо повысить поглощение солнечного света и минимизировать его отражение. Наиболее простым решением будет покрасить адсорбер в черный цвет.

Для повышения эффективности работы адсорбера его важно накрыть прозрачным стеклом. Обычное стекло может отражать часть солнечных лучей.

Оптимально использовать специальное стекло с низким содержанием железа либо применять антирефлексное покрытие. Чтобы предотвратить загрязнение стекла, конструкцию солнечного коллектора следует сделать герметичной.

Несмотря на множество способов улучшения работы и повышения производительности солнечного коллектора, из-за несовершенства конструкции этот показатель все еще далек от идеала. Учитывая принципы работы гелиоколлектора и методы повышения его эффективности, давайте попробуем создать простую и недорогую модель из подручных материалов.

Сборка устройства из доступных материалов

Помимо низкой стоимости и легкости в сборке, устройство из пластиковых бутылок отличается от традиционных солнечных коллекторов тем, что плоские системы менее эффективны в утренние и вечерние часы.

Выпуклая форма бутылок обеспечивает практически вертикальное попадание солнечных лучей даже на закате и восходе, что обеспечивает эффективность работы устройства как утром, так и вечером.

Благодаря выпуклой форме пластиковых бутылок, устройство даже в горизонтальном положении может захватывать лучи восходящего и заходящего солнца.

Существует несколько интересных способов создания системы из пластиковых бутылок, обеспечивающих эффективность нагрева воды:

• Солнечный коллектор может исполнять role накопительного бака, где вода нагревается и далее сливается;
• Солнечный коллектор соединяется с накопительным баком для нагрева воды и ее естественной циркуляции;
• Пластиковые бутылки играют роль резерва для воды;
• Пластиковые бутылки служат герметичными емкостями для сохранения тепла.

Также конструкции солнечных коллекторов могут различаться по своим особенностям, связанным как со способом крепления бутылок, так и с методами их расположения.

Вариант с накоплением подогретой воды

Для создания солнечного коллектора потребуется полипропиленовая труба диаметром 50 мм, к которой будут присоединены пластиковые бутылки. Их количество зависит от диаметра трубы. В качестве шаблона мы выбрали 15 бутылок, что обеспечило рабочий объем коллекторной системы в 30 литров.

Стыки, соединяющие бутылки с пропиленовой трубой, проклеиваются силиконовым герметиком для предотвращения протечек.

Для соединения бутылок в единую систему в пропиленовой трубе, предназначенной для горячего водоснабжения, необходимо проделать отверстия. Идеальным инструментом для этого будет перьевое сверло диаметром 26 мм.

С такими размерами достигается максимальная плотность соединения, и бутылка со значительным усилием вкручивается в отверстие по своему резьбовому соединению. Для максимальной герметизации можно использовать силиконовый герметик или лучше — термоклей.

Чтобы реализовать эффект сообщающихся сосудов, в верхней части каждой бутылки нужно сделать отверстия диаметром около 2 мм.

После соединения бутылок с одной стороны трубы в неё врезается штуцер, который в дальнейшем будет подключен к водопроводу для подачи воды. С другой стороны следует установить кран для слива подогретой воды в накопительную емкость.

Тем не менее, под нагрузкой от заполненной водой конструкции могут терять свою целостность. Поэтому рекомендуется создать короб для этой конструкции. Для его изготовления понадобится доска шириной 150 мм.

Чтобы повысить эффективность работы солнечного коллектора, на дно короба можно уложить пенопласт или пенополистирол толщиной 50 мм и накрыть фольгой.

После установки солнечного коллектора на место его эксплуатации пластиковые бутылки следует покрасить в черный цвет для улучшения поглощения солнечных лучей.

Черная краска увеличивает поглотительные свойства пластика и повышает эффективность нагрева воды.

Краску лучше использовать матовую и наносить распылением из аэрозольного баллона. Необходимо накрыть короб стеклом для повышения его герметичности и соединить с системой подачи холодной воды и системой слива готовой к употреблению теплой воды в накопительный бак.

По практическому опыту известно, что пластик слабо переносит высокие температуры, приводящие к его деформации. В ясные солнечные дни температура подогреваемой воды может превышать 65 градусов, что ведет к деформации пластика.

В связи с этим лучше отказаться от дополнительной герметизации короба с помощью стекла или использовать его только в облачные дни.

Метод с циркуляцией подогреваемой воды

Система устройства солнечного коллектора аналогична первому варианту, но имеет определенные конструктивные отличия.

Для создания коллектора потребуются следующие инструменты и материалы:

• ПВХ-труба 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 черная краска;
• Накопительный бак.

Для монтажа понадобится труба ПВХ диаметром 20 мм. Горизонтальную часть трубы нужно нарезать на отрезки, в которые с помощью холодной сварки будут присоединены уголки и тройники. Нижняя часть солнечного коллектора будет выглядеть аналогично. В конечном итоге мы создадим замкнутую систему, но обо всем по порядку.

Особенности склеивания труб ПВХ

Для получения качественного разреза лучше всего использовать труборез с роликовыми механизмами. После разрезки с внутренней стороны трубы следует снять фаску, применяя специальные фасочные резцы.

На следующем этапе нужно измерить глубину тройников и уголков и пометить торец соединяемой трубы, затем обработать праймером (чистящим средством) торцы труб и фитинги.

Благодаря плавному движению режущего механизма роликового трубореза можно избежать деформации сечения и появления заусенцев при резке.

Следующий шаг — нанесение и распределение клея по внешней части трубы и внутренних стенках фитинга. Клей следует наносить кистью, её размеры должны быть меньше диаметра труб. Затем остается вставить трубу в подготовленный тройник или уголок и провернуть на четверть оборота для равномерного распределения клея.

Стоит учесть, что работу по вклеиванию одного уголка или тройника следует завершать не позже, чем через 30 секунд. После выполнения фиксации необходимо убрать остатки клея.

Этапы изготовления солнечного коллектора

По завершении подготовки верхней трубы и подключения к ней вертикальных труб стоит приступить к обработке пластиковых бутылок. В данной модели солнечного коллектора используется 4 вертикальные трубы длиной 105 см, что позволяет размещать 5 пластиковых бутылок на каждой из них. В итоге, для сборки коллектора потребуется 20 идентичных пластиковых бутылок.

Сначала из каждой бутылки следует удалить дно. Для этого удобно изготовить простой шаблон из кусочка картона длиной 30 см, свернутого в трубочку. Используя этот шаблон и канцелярский нож, аккуратно убираем дно с бутылок. После этого можно переходить к изготовлению абсорбера, который будет улавливать солнечную энергию.

В качестве абсорбера подойдут использованные тетрапаки от сока или молока. Их нужно аккуратно нарезать, тщательно промыть и высушить. Для увеличения коэффициента поглощения целесообразно покрасить их в черный матовый цвет. Лучше всего это сделать с помощью аэрозольной краски из баллончика.

Непосредственное нанизывание пластиковых бутылок облегчает размещение внутри них подготовленных тетрапаков.

Когда все бутылки и тетрапаки готовы, можно приступать к монтажу солнечного устройства. Сначала на вертикальную трубу нужно надеть пластиковую бутылку горлышком вниз и вставить в нее тетрапак. Таким образом нанизываем все бутылки на вертикальные трубы, которые затем соединяются с тройниками и уголками нижней трубы, аналогичной верхней.

Для обеспечения прочности собранного солнечного коллектора необходимо создать опору.

Обычный деревянный щит придаст конструкции стабильность и позволит легко перемещать солнечный коллектор к месту его эксплуатации.

Также можно воспользоваться деревянным коробом для установки коллектора, однако утеплять его в данном случае не нужно. Каждая пластиковая бутылка является своеобразным небольшим теплоизолированным резервуаром, который, нагреваясь изнутри, передает тепло воде, циркулирующей по трубкам.

Особенности установки и подключения

Для максимального поглощения солнечных лучей коллектора следует разместить так, чтобы он был направлен на юг. Достаточно небольшого угла наклона в 10-15 градусов, чтобы устройство эффективно функционировало при любом расположении солнца.

Нижняя часть трубы должна быть соединена с нижней частью накопительного бака, а верхняя — примерно к его центральной части. Холодная вода из полимерной емкости поступит по нижней трубе в коллектор, где она нагреется и поднимется по верхней трубе в бак.

Таким образом, будет обеспечена естественная циркуляция воды в самодельной системе. Чтобы увеличить интенсивность циркуляции, бак надо установить чуть выше солнечного коллектора, на расстоянии не менее 0,3 м.

Правильное соединение солнечного коллектора с накопительным баком гарантирует естественную циркуляцию воды.

Необходимо учитывать, что когда холодная вода поступает в бак из системы водоснабжения, она активно перемешивается, что может снизить эффективность работы коллектора. Этого можно избежать, установив турбулентный редуктор на ввод в бак — это специальная трубка с несколькими отверстиями.

Вода поступает через редуктор плавно, что позволяет холодной воде оставаться в нижних слоях, откуда она и используется в солнечном коллекторе.

Применение турбулентного редуктора позволяет избежать перемешивания холодной и горячей воды в накопительном баке.

Очевидно, что солнечный коллектор способен нагревать воду только в дневное время при солнечной погоде. Поэтому важно обеспечить сохранение горячей воды для использования как днем, так и вечером. Для этого необходимо утеплить накопительную емкость.

Заключения и полезные видео по теме

Видео 1. Как появились первые гелиосистемы из пластиковых бутылок:

Видео 2. Практически бесплатное устройство для нагрева воды в действии:

Солнечный коллектор из пластиковых бутылок — это недорогое решение для получения горячей воды. Однако в случае продолжительных периодов ненастья, особенно осенью и весной, имеет смысл установить ТЭН в накопительный бак. Таким образом, солнечный коллектор станет частью полноценной системы, что позволит экономить средства в благоприятных условиях.

Поделитесь своим опытом в создании самодельной гелиосистемы из пластиковых бутылок. Возможно, у вас есть интересная информация или идеи, которые будут полезны другим пользователям сайта. Пожалуйста, оставляйте комментарии в форме ниже, задавайте вопросы, делитесь фотографиями и полезными данными.

Видео:

Солнечный коллектор из пластиковых бутылок. Миф или реальность.