Меню

Душ нагревается от солнца

Делаем солнечный коллектор для душа своими руками

Солнечный коллектор для летнего душа своими руками создать на даче, в загородных домах, в подобных условиях сможет каждый — есть много способов и все они не слишком сложные, используются подручные, доступные материалы. Главное для самоделки — соорудить систему, эффективно аккумулирующую солнечную энергию, адсорбер, и магистраль с минимальными теплопотерями. Опишем самые распространенные методы самостоятельной сборки летней душевой, на основании которых пользователь сможет сооружать также и свои модификации.

Общее понятие о гелиоколлекторах

Для кустарного солнечного коллектора можно использовать любые трубы, шланги, б/у или ненужные радиаторы с внутренними полостями и даже секции отопительных батарей.

Преимущество самоделки в том, что она чрезвычайно слабо подвержена поломкам, в ней ничего не перегорает, все детали можно набрать даже со свалок.

Что такое гелиоколлектор

Солнечные коллекторы — это секции с системой трубок, секций нагревающихся солнцем, аккумулирующие его тепловую энергию и передающие ее воде. Заводские приборы данного типа могут быть сложными — специальные вакуумные трубки или плоские вакуумные блоки, наполненные особой жидкостью — теплоносителем.

Вверху (наконечники) — медные колбы теплообменники, указанное нагретое вещество поднимается из полости трубок/секций в них, концентрирует там тепло. Эти элементы объединяются частью (строго говоря — коллектором), в которую поступает обрабатываемая вода, она омывает их, происходи передача ей тепла. Сверху секция может накрываться материалом (характерно для плоских моделей), способствующим притяжению и концентрированию солнечных лучей или же трубки могут оставаться не накрытыми (достаточно свойств их материала).

Не только летний душ обеспечит солнечный коллектор, для душа повседневного, хорошо теплого он тоже подойдет.

Заводская продукция, конечно же, сложнее, но в основе всех таких систем аналогичный принцип: циркуляция воды по солнечному абсорберу или его теплообменнику.

Есть более простые конструкции: вода движется в системе трубок (змеевике) в секции, накрытой притягивающем солнечные лучи материалом. Внутри обычно устанавливают черный материал, часто используют зеркальное покрытие (фольгу) — лучи будут отражаться и еще раз нагревать внутреннее пространство. Такой блок имеет определенную степень герметичности — кроме того, что нагреваются трубки, в самой среде там концентрируется тепло (как в духовке).

В самом элементарном виде солнечный коллектор — это горизонтальная плоская спираль из черного резинового шланга, накрытая притягивающем солнце темным прозрачным матовым полотном. Часто добавляют небольшой насос и фильтр. Модификаций может быть много: система ПВХ трубок, небольших пластиковых/резиновых секций — но принцип аналогичный.

Надо отличать 2 системы: душ с солнечным коллектором и на солнечных батареях. Это разное оборудование нагрева. Солнечная панель предназначена для сбора тепла, которое передается специальным узлам (инверторам, генераторам), преобразующим его в электричество, аккумулирующееся АКБ и использующееся затем на разные потребности, включая нагрев воды ТЭНами. Гелиоколлекторы же изначально предназначены для отопления, это самодостаточные модули, напрямую подготавливающие жидкость, которая протекает по их змеевикам, по секциям с теплообменниками, их невозможно применить по иному назначению.

Принцип работы самодельного солнечного коллектора с душем

Циркуляция основывается на естественной конвекции: более теплое вещество внутри змеевика коллектора расширяясь, приобретая меньшую плотность, поднимается, через выходной патрубок поступает в верхнюю часть цистерны-аккумулятора. Более холодный слой у днища вытесняется, перемещается по другой трубе в нижний сегмент змеевика, нагревается, снова поднимается.

Пока солнце светит, жидкость постоянно движется по описанному контуру, причем с каждым циклом внутрь змеевика она попадает уже не совсем холодная, таким образом, все более нагреваясь. Бак приподнят над солнечным абсорбером, поэтому циркуляции при ночном охлаждении теплоносителя не опрокидывается — холодный слой просто скапливается на нижней точке схемы (дно коллектора), а теплая — остается в бочке.

В среднем коллекторы выдают +50…+60° C, особо удачные конструкции — +70, качественные изделия из металла в южных районах (ниже рассмотрен медный абсорбер) могут обеспечить температуру кипения.

Как располагаются трубы, необходимость насоса

  • горячая труба от коллектора — присоединяется на верхнюю часть цистерны, холодный сброс в него — внизу;
  • питающая труба на случай, если бочка будет наполняться помпой, дворовым или домашним краном — с противоположной стороны вверху;
  • внутри бака для подачи на душевую лейку устанавливают вертикальный отрезок трубы верхний конец оканчивается вначале верхней трети бака, чтобы забирать поступающую горячую воду, которая на верхних слоях. Можно его заменить более эффективным гибким шлангом с поплавком. Приспособить его так, чтобы конец всегда был погруженным, но сам шланг находился около поверхности — так при снижении уровня жидкости он всегда будет ее отбирать.
Читайте также:  Особенности движения венеры вокруг солнца

В систему можно добавить небольшой маломощный насос, он обязательный, если элементы расположены так, что не обеспечивают естественную циркуляцию. Если есть помпа, то бочку и коллектор по отношению друг к другу можно ставить на любой высоте.

Классическая схема душа с бочкой и гелиоколлектором с пластиковым змеевиком

Все методы рассматриваемых самоделок несложные: обобщенно, это утепленный корпус с трубками (металл, пластик), бочка на верху кабинки под прямыми солнечными лучами и магистраль циркуляции. Все остальные способы — модификации описанной конструкции. Под ультрафиолетом пластик утрачивает прочность, трескается, поэтому металлический бак тоже хорошо подойдет. Впрочем, можно использовать любой материал, даже деревянную бочку, если она не будет рассыхаться.

Не обязательно также делать сложную конструкцию выхода воды, предусматривать возможность смешивания ее с холодной жидкостью. Можно обойтись и простым гибким перекрывающимся шлангом с душевой насадкой. Если бочка будет наполняться бытовым насосом, вручную ведрами из колодца, то также отпадает необходимость сооружать магистраль до питающего крана (наш пример с ним).

  1. Каркас для кабинки: металлические профили, полосы (подойдут даже со свалки), трубы ПВХ, дерево, любой материал, из которого можно соорудить устойчивую конструкцию Можно обойтись без каркаса, если есть где закрепить бочку, но место должно быть открытым со всех сторон, подойдут, например, незатеняемые крыши пристроек, иных сооружений. В роли стенок можно применить драпировку тканью, непрозрачный полиэтилен.
  2. Бочка. Объем и материал выбирает пользователь по своему усмотрению, наш случай — 120 л, пластик.
  3. Подвод воды, обвязка: садовый шланг, пластиковые трубы (25 мм) с фитингами, быстросъемные соединения.
  4. Дренаж: траншея и яма.

Для кабинки использовались железные рамы от старых пружинных кроватей. Применялась сварка. На каркасе сделаны перемычки и сверху посадочное место под бочку.

Дренаж — яма на отдалении от душа с канавками, постепенно углубляющимися в сторону от него. Углубления заполнены крупной щебенкой, гравием строительным мусором.

Далее, сделаны ручным буром скважины под ножки каркаса, который установили в них и забетонировали (по ведру на каждую опору).

Порядок сооружения летнего душа с иллюстрациями

Подготовка элементов: бочка, трубы, душевая лейка, шланг, поплавковый клапан для подачи воды.

Подача будет осуществляться по выделенному каналу гибким шлангом (10 м ¾ дюйма). Также приобретено 5 м трубки потоньше ½ дюйма для раздела потоков — на кран душа и на заполнение.

Для начала необходимо сделать настил, чтобы не наступать на грязь во время принятия душа. Этот элемент обработан антисептической пропиткой, покрашен яхтным лаком.

Размечаем бочку, чтобы правильно поставить магистраль подачи/наполнения. С восточной стороны, слева от входа в душ — впуск воды (для наполнения от дворового крана). Там наметим место сверления отверстия под обычный поплавковый клапан от бачка унитаза. Сверлим шуруповертом со ступенчатым сверлом.

Клапан (поплавковый) вставляется, фиксируется гайкой. Устанавливаем кран отверстием вниз, так шланг не будет заламываться. Применяем паклю и герметизирующую смазку «Унипак».

Далее, применяем для подключения к шлангу быстросъмные соединения. А также в бочку можно вставить термометр.

Устанавливаем 2 штуцера. Сначала обозначаем уровень наполнения, выход холодной воды (внизу), вход горячей (вверху).

Врезаем на днище еще 2 штуцера — для душа и для слива на всякий случай. К первому присоединяем кран. В нашем случае он с тройником с вентилем для подмешивания холодной воды. Можно обойтись и более простой конструкцией — одним краном. На сливной патрубок ставим заглушку. На питающий шланг приделываем грузило.

Бочка сверху накрывается крышкой, там сверлят несколько небольших отверстий для «дыхания». Бак заполняется дворовым краном через гибкую подводку. Но также воду заливать можно ведрами, насосом через верх без отдельной подводки.

Бочка сама выступает своеобразным солнечным коллектором, термосом, нагреваясь на солнце.

Солнечный коллектор

Из обычных пластиковых труб (внешний диаметр 20 мм) и фитингов собирают решетку (змеевик). На верхних и нижних концах по диагонали приваривают заглушки. Сверху, снизу приваривается коллектор из тройников 25–20–25 мм.

Следующий этап — корпус: рама из бруса 50х50 мм с бортиками:

Читайте также:  Отдых без солнца летом

Делаем теплоизоляцию, чтобы пойманное солнечное тепло аккумулировалось внутри короба. Применяем экструдированный фольгированный пенополистирол 30 мм:

Разметка под держатели для труб и их установка:

Устанавливаем гелиоколлектор чуть ниже бочки, для конструкции соорудили металлический каркас, но также можно сделать попроще: из дерева или просто закрепив с опорой на подходящей поверхности.

Дальше — важные «мелочи»: на короб стекло, оргстекло или толстая пленка, прозрачный/полупрозрачный пластик, герметизация монтажной пеной. Последняя мера крайне желательная, так как даже небольшое отверстие может привести к критической потери тепла. Крышка прозрачная, чтобы воздействие лучей усиливалось: они попадают внутрь и еще раз нагревают трубы отражаясь от фольгированного покрытия. Вся магистраль утепляется пенофолом.

Такая система обеспечивает нагрев до +51° C. Циркуляция естественная: вода, нагреваясь внутри коллектора, периодически из него выплескивается в бочку, забирается с верхнего сегмента на душ, а холодный слой однвременно снизу вытесняется на змеевик.

Недостатки

Причина сравнительно слабого нагрева: теплопроводность полипропилена (из него сделан змеевик) очень низкая, сравнимая с керамзитом и древесиной, то есть он лучше подходит для изоляции, а не для теплообмена. Если использовать металл (особенно почерненную медь), в том числе и в роли внутренней оббивки короба, то температуру можно поднять вплоть до точки кипения при жарком климате.

Заменить полипропилен можно также гофрированными нержавеющими трубками как от шланга душа. В роли отражателей внутрь поставить дюралевые пластины.

Совет: не используйте пластиковый клапан с поплавком — он треснет, так как не рассчитан на теплую воду, поставьте латунную конструкцию.

Возможные вариации узлов

Бочку можно утеплить полиэтиленом и подобными материалами, если они будут черными, то эффективность улучшится.

Принцип смесителя: если есть линия подачи холодной воды, ее можно использовать как для наполнения бака, так и для разбавления горячего душа. То есть должно быть питание от дворового крана или еще один бак для холодной воды, обвязанный с «горячей» бочкой.

Вариант с двумя бочками

Что потребуется для гелиоколлектора (в данном примере площадь 1 кв. м):

  • гофрированная «пятнадцатая» труба;
  • вода будет поступать в цистерну на 160 л с утеплением пенофолом в 1 см.

Перепад между точкой забора и входа в коллектор — 2 м.

Точка сброса воды перенесена из верхней на нижнюю треть бака. Так теплый и холодный слой лучше перемешиваются. Достигается +45… +50° в солнечные дни, в пасмурные — +35° C.

Две бочки по 160 л обвязываются полипропиленовыми трубами — с ними легче работать, чем с металлопластиковыми. Система работает на термосифонном принципе, конвекции: горячая жидкость идет вверх, холодная вниз. Насос, соответственно топливо или электричество, не требуется, циркуляция происходит сама собой.

Сооружают раму из трубы для гелиоколлектора, наклон 45°, ориентация — строго на юг. Делают подставки для бочек.

Бочку для горячей воды можно оснастить ТЭНом, чтобы не остаться без воды в пасмурные дни. На дне этой емкости 3 выхода: 2 для магистрали от солнечного коллектора (теплую воду закачивает в бак, холодная возвращается в него). Третий вывод — для смесителя душа. Трубы, дополнительно утепленные, соединены американками, то есть их можно разъединить при потребности, не повредив элементы, простым откручиванием. А также так удобнее собирать систему прямо на месте.

От баков к смесителю проложены обычные садовые шланги, утепленные вспененным полиэтиленом, они зафиксированные на штуцерах обычными хомутами. Перед смесителем эти шланги объединяются: ставят шунт с шаровым краном. Этот элемент — для комфорта: если закончится теплая вода, на шунте можно открыть вентиль и уровень жидкости в цистернах выравнивается, а при ее подаче обе бочки заполняются одинаково, отпадает потребность в раздельном наполнении.

Кран после наполнения баков перекрывается. Дальше система функционирует так: холодная жидкость поступает в коллектор через его нижний патрубок, расширяется при нагреве в нем, поднимается и посредством верхнего патрубка идет к накопительной цистерне, а оттуда в душ. Важно, чтобы бочки были расположены на 0.5–1.5 м выше коллектора. Надо организовать забор воды из теплых верхних слоев, для чего заборный гофрированный шланг (можно взять от стиральной машины) снабжают поплавком из пенопласта.

Для мониторинга количества жидкости в бак для теплой воды (теплоаккумулятор) врезается прозрачная трубка с черным поплавком. Цистерны утепляют пенофолом — 2 слоя по 5 мм. Теплую емкость накрыли кругом из ЭППС толщиной в 5 см.

Читайте также:  Земля давно не видевшая дождя трескалась солнце не выносимо жгло река еще не скованная льдом

Указанное выше утепление не особо эффективное, его можно применить на период подготовки более основательной отделки, состоящей из минваты 100 мм, пенопласта 5 см. Данный элемент чрезвычайно важен: бочка будет работать по принципу термоса, за сутки охладится всего на несколько градусов, что даст возможность использовать теплую жидкость ночью.

Как функционирует система: пример из реального опыта

Описанная выше система солнечного коллектора с душем отлично показала себя даже не в особо теплом, сравнительно с Югом, климате Подмосковья. С вечера баки наполняются 120–130 литрами. Солнце начинает нагревать их и гелиоколлектор в 8:30 или раньше. В нашем случае до этого времени падала тень от дома. К 18:00 лучи начинают ложиться по касательной – КПД снижается.

Итог: 120 л, заливаемых из колодца с t° +8 при t° воздуха в +22…+24, к 15:00 прогреваются до +45° C. К 17:00 — до +52° C. В облачные дни при t° среды 18–20° C достигается +35° C. Нагрева вполне хватает для хорошо теплого душа. Надо учесть, что утепление можно улучшить. За 5 мес. экономия на счете за электроэнергию достигает 3500 руб.

Из радиатора холодильника

В сети есть описание самодельного гелиоколлектора с радиатором холодильника. Процесс изготовления в целом описан нами выше, напомним кратко основные моменты:

  1. Во внутреннею поверхность плотно закрытого утепленного короба можно ставить отражающий материал (фольгу), но тут он закрепляется на черном резиновом коврике. Это также эффективный вариант, так как темный цвет лучше притягивает лучи, аккумулирует тепло.
  2. Внутрь корпуса помещаем змеевик, накрываем стеклом (можно использовать шурупы как упоры), размещаем так, чтобы лучи падали под прямым углом.
  3. Подключаем ПП трубами ввод для холодной и выход к баку душа для теплой воды. А также подводка может быть самой элементарной — из гибких, резиновых шлангов.
  4. Бак душа — любая подходящая емкость.

Из медных трубок

Коллектор с медным змеевиком, оббитый изнутри листами из этого же материала чрезвычайно эффективный. Пожалуй, самый эффективных из найденных нами в сети. Трубки и полосы спаиваются специальным паяльником-автогеном на швах, стыках, поэтому медный абсорбер — это был самый трудоемкий этап, занявший 2 дня.

Медь почернили, поместив ее в ванну с персульфатом калия:

Корпус утеплили, на заднюю стенку прикрепили фольгу для отражения тепла. Все зазоры тщательно уплотнили:

Конструкцию перенесли на место, для этого ее обернули обычной пищевой пленкой, и только после транспортировки и подключения установили стекло:

Результат: в жарком южном климате под прямыми лучами медь раскалилась, вода нагрелась до кипения, были даже заметные следы плавления полимерных элементов конструкции. Целесообразно в душ с солнечным абсорбером такого типа подмешивать холодную жидкость, для чего предусмотреть отдельную бочку с ней или подачу от крана.

Самые простые варианты гелиоколлекторов для летнего душа

Элементарность самых непритязательных вариантов солнечных коллекторов не означает их неэффективность. Несмотря на порой хлипкую не привлекательную конструкцию, часто собранную из хлама, они свои функции выполняют.

  • абсорбер желательно поместить в герметичный корпус, как минимум обернуть полиэтиленом;
  • передняя крышка должна быть прозрачной, а если она является частью абсорбера, то можно применять темный или матовый материал, рекомендованный и для других частей;
  • задняя стенка должна обрабатываться особо — на нее ставят черный материал или фольгу отражающие свет, сохраняющие тепло внутри;
  • лучший материал для змеевика, корпуса, деталей — металл. На солнце он будет не просто нагреваться, а раскаляться.

Впрочем, даже если не придерживаться некоторых указанных выше советов, коллектор будет выполнять свои функции. Рассмотрим яркие примеры.

Простой резиновый шланг, полипропиленовые трубы в герметичном корпусе:

Выше на последнем фото отличное решение — черное ограниченное пространство создает эффект духовки, змеевик толстый, его стенки тонкие, нагревается быстро.

Из ПЭТ бутылок, бутылей

Элементарный способ — гелиоколлекторы из пластиковых бутылок. Конечно же, их крайне рекомендовано выкрасить в черный цвет, подойдет даже обычный баллончик с краской. В одном из вариантов бутылки используются как кожух для труб змеевика.

Схема системы с ПЭТ бутылками:

Тут пластиковые бутылки с черным уплотнителем выступают кожухом для змеевика:

Видео по теме

Источник

Adblock
detector