Kolektor słoneczny z plastikowych butelek: instrukcja krok po kroku montażu urządzenia słonecznego

Koncepcja energii alternatywnej dla wielu właścicieli prywatnych domów i domków letniskowych kojarzy się z drogimi panelami fotowoltaicznymi, turbinami wiatrowymi czy pompami ciepła. Nikt nawet nie zdaje sobie sprawy, że w ciągu zaledwie kilku godzin za grosze można z plastikowych butelek zbudować kolektor słoneczny, który zapewni sobie ciepłą wodę przez cały ciepły sezon.

Powiemy Ci, jak z materiałów odpadowych wykonać skuteczny system uzdatniania wody sanitarnej. W naszym artykule znajdą Państwo szczegółowy opis projektów i metod wytwarzania systemów, których działanie zostało sprawdzone w praktyce. Biorąc pod uwagę nasze zalecenia, bez problemu złożysz przydatne urządzenie gospodarstwa domowego.

Specyfika wykorzystania kolektorów słonecznych

Główna różnica pomiędzy kolektorem słonecznym a różnymi rodzajami wytwarzania ciepła systemy słoneczne polega na pracy cyklicznej. Innymi słowy, przy braku słońca nie będzie energii cieplnej.

Oczywiście w ciemności wydajność autonomicznego systemu ciepłej wody z kolektorem słonecznym spada do zera. Produkcja ciepła przez kolektor słoneczny zależy od długości dnia, która zależy od szerokości geograficznej i pory roku.

Domowy kolektor słoneczny rozwiąże nie tylko problem dostarczania ciepłej wody do domu niepodłączonego do sieci centralnych, ale także problemy z ogrzewaniem

Cechy klimatyczne obszaru mają również znaczący wpływ na poziom wydajności kolektora słonecznego. Jeśli na danym obszarze występują częste mgły lub słońce często chowa się za chmurami, wówczas wydajność kolektora słonecznego znacznie spada.

Jednak w tym przypadku również kolektor słoneczny do ogrzewania i/lub podgrzewanie wody pozostaje skuteczne ze względu na jego zdolność do wychwytywania nawet rozproszonych promieni.

Cechy konstrukcyjne i zasada działania

Głównym elementem standardowej wersji kolektora słonecznego jest adsorber w postaci miedzianej płyty z rurką. Płyta szybko nagrzewa się pod wpływem światła słonecznego, przekazując ciepło rurce i znajdującej się w niej cieczy. Dzięki swobodnemu lub wymuszonemu obiegowi powstałe ciepło jest dalej transportowane po całym systemie.

Pod wpływem światła słonecznego nagrzewa się miedziana płyta, z której ciepło przekazywane jest do chłodziwa znajdującego się w rurze

Aby zwiększyć wydajność adsorbera, należy wyposażyć go w niezbędne właściwości fizyczne. Przede wszystkim należy zwiększyć zdolność absorpcyjną adsorbera i zminimalizować odbicie światła słonecznego. Najprostszym rozwiązaniem byłoby nałożenie na adsorber czarnej farby.

Aby zwiększyć wydajność adsorbera, należy go przykryć przezroczystym szkłem. Zwykłe szkło odbija część promieni słonecznych.

Najlepiej zastosować specjalne szkło o niskiej zawartości żelaza lub zastosować powłokę antyrefleksyjną. Aby uniknąć zabrudzenia szyby, korpus kolektora słonecznego powinien być szczelny.

Pomimo wielu sposobów usprawnienia pracy i zwiększenia wydajności kolektora słonecznego, ze względu na niedoskonałości konstrukcji, wskaźnik ten jest daleki od ideału. Biorąc pod uwagę zasadę działania kolektora słonecznego oraz sposoby zwiększania jego efektywności, postaramy się stworzyć prymitywny i niedrogi model ze złomu.

Montaż urządzenia ze złomu

Opcja z plastikowych butelek oprócz tego, że jest tania i łatwa w montażu, różni się od standardowych paneli słonecznych tym, że płaskie kolektory słoneczne nie sprawdzają się dobrze w godzinach porannych i wieczornych.

Wypukły kształt butelek zapewnia niemal pionową penetrację promieni nawet podczas zachodu i świtu, zapewniając tym samym skuteczność urządzenia zarówno o poranku, jak i wieczorem.

Dzięki wypukłemu kształtowi plastikowych butelek urządzenie nawet w pozycji poziomej jest w stanie uchwycić promienie wschodzącego i zachodzącego słońca

Istnieje kilka charakterystycznych sposobów skonstruowania doskonale działającego systemu ciepłej wody z plastikowych butelek:

• Kolektor słoneczny pełni rolę zasobnika, w którym podgrzewana jest woda, a następnie odprowadzana;
• Kolektor słoneczny połączony jest ze zbiornikiem akumulacyjnym w celu zapewnienia ogrzewania wody i naturalnego obiegu;
• Plastikowe butelki kolekcjonerskie pełnią rolę zbiornika wody;
• Plastikowe butelki działają jak szczelne pojemniki zatrzymujące ciepło.

Kolektory słoneczne mogą również różnić się cechami konstrukcyjnymi. Przede wszystkim wynika to zarówno ze sposobu mocowania butelek, jak i sposobów ich ułożenia.

Opcja z zasobnikiem podgrzewanej wody

Aby zrobić kolektor słoneczny, będziesz potrzebować rura polipropylenowa o średnicy 50 mm, do którego zostaną podłączone plastikowe butelki, których liczba zależy od średnicy rury. Do szablonu pobrano 15 plastikowych butelek, dzięki czemu pojemność robocza kolektora słonecznego wyniosła 30 litrów.

Złącza łączące butelki z rurą propylenową pokryte są uszczelniaczem silikonowym, który zapobiega wyciekaniu wody

Aby połączyć butelki w jeden system, należy wywiercić otwory w rurze propylenowej przeznaczonej do dostarczania ciepłej wody. Idealnym rozwiązaniem było użycie wiertła do drewna o średnicy 26 mm.

Przy tych wymiarach zapewniona jest maksymalna gęstość złącza, a butelka wkręcana jest w otwór siłą wzdłuż jej gwintu. Aby zapewnić maksymalne uszczelnienie połączenia, złącza można pokryć uszczelniaczem silikonowym, ale lepiej jest użyć kleju topliwego.

Aby uzyskać efekt połączonych naczyń, w górnej części każdej butelki należy wykonać otwory o średnicy około 2 mm.

Po podłączeniu butelek na jednej stronie rury wycina się złączkę, która później zostanie podłączona do źródła wody w celu zaopatrzenia w wodę. Z drugiej strony należy zamontować kran, przez który podgrzana woda będzie spływać do zasobnika.

Jednak pod ciężarem napełnionej wody takie urządzenie do użytku domowego energia słoneczna może utracić integralność. Dlatego wskazane byłoby zainstalowanie skrzynki. Do jego wykonania potrzebna będzie deska o szerokości 150 mm.

Aby zwiększyć wydajność kolektora słonecznego, na dnie skrzynki można ułożyć styropian lub styropian o grubości 50 mm i przykryć folią.

Po zamontowaniu kolektora słonecznego w miejscu jego dalszego użytkowania, plastikowe butelki należy pomalować na czarno, aby skuteczniej absorbowały światło słoneczne.

Po pomalowaniu na czarno zwiększa się chłonność tworzywa sztucznego i zwiększa się efektywność podgrzewania wody.

Lepiej jest użyć farby matowej i nałożyć ją poprzez natryskiwanie z puszki z aerozolem. Pozostaje już tylko zakryć skrzynkę szkłem zwiększając w ten sposób jej szczelność i podłączyć ją do instalacji doprowadzającej zimną wodę oraz instalacji odprowadzającej ciepłą wodę przygotowaną do wykorzystania do zasobnika.

Z praktycznego doświadczenia wiadomo, że tworzywo sztuczne nie toleruje wysokich temperatur, które prowadzą do jego deformacji. W jasne, słoneczne dni temperatura podgrzanej wody może przekroczyć 65 stopni, co doprowadzi do odkształcenia plastiku.

W związku z tym lepiej w ogóle zrezygnować z dodatkowego uszczelnienia pudełka szkłem lub używać go wyłącznie przy pochmurnej pogodzie.

Metoda z obiegiem podgrzanej wody

System kolektorów słonecznych jest podobny do pierwszej opcji, ale ma wiele różnic konstrukcyjnych.

Aby stworzyć kolektor, potrzebne będą następujące narzędzia i materiały:

• Rura PCV o średnicy 20 mm z narożnikami i trójnikami;
• Obcinak do rur rolkowych;
• Frezy do fazowania;
• Podkład (środek czyszczący);
• Plastikowe butelki;
• Tetrapaki na mleko lub sok;
• Nóż biurowy;
• Karton;
• Odporna na wysoką temperaturę matowa czarna farba;
• Zbiornik.

Do montażu będziemy potrzebować rury PCV o średnicy 20 mm. Poziomą część rury należy pociąć na odcinki, do których zostaną przymocowane kątowniki i trójniki metodą zgrzewania na zimno.Dół kolektora słonecznego będzie wyglądał dokładnie tak samo. Efektem końcowym jest zamknięty system, ale przede wszystkim.

Cechy klejenia rur PCV

Aby uzyskać wysokiej jakości cięcie, lepiej jest użyć obcinaczka rurwyposażony w rolki. Po cięciu, wnętrze rury należy sfazować za pomocą specjalnych frezów do fazowania.

Po zmierzeniu głębokości trójników i kątowników należy zaznaczyć koniec łączonej rury i pokryć końce rur i kształtek podkładem (środkiem czyszczącym).

Dzięki płynnemu ruchowi części tnącej obcinak rolkowy do rur pozwala uniknąć odkształceń przekroju poprzecznego i powstawania zadziorów wzdłuż krawędzi podczas cięcia

Kolejnym krokiem jest nałożenie i rozprowadzenie kleju po zewnętrznej stronie rury oraz po wewnętrznej stronie kształtki. Klej należy nakładać pędzlem, a jego rozmiar powinien być mniejszy niż średnica rur. Pozostaje tylko włożyć rurę w przygotowany trójnik lub narożnik i obrócić ją o ćwierć obrotu, aby równomiernie rozprowadzić klej.

Należy wziąć pod uwagę, że prace związane z przyklejeniem jednego narożnika lub teownika powinny zakończyć się w czasie nie dłuższym niż 30 sekund. Po zamocowaniu należy usunąć pozostałości kleju.

Procedura wytwarzania kolektora słonecznego

Po przygotowaniu górnej rury i przymocowaniu do niej rur pionowych można przystąpić do przygotowywania plastikowych butelek. Prezentowany model kolektora słonecznego posiada 4 pionowe rurki o długości 105 cm, na tej długości rurki zmieści się 5 plastikowych butelek. Oznacza to, że do montażu kolektora potrzebne będzie 20 identycznych plastikowych butelek.

Z każdej butelki należy usunąć dno. Aby to zrobić, wykonaj prosty szablon z kawałka tektury o długości 30 cm zwiniętego w tubę.Za pomocą szablonu i noża biurowego usuń spód butelek. Po przygotowaniu butelek można przystąpić do wykonania absorbera, który będzie absorbował energię słoneczną.

Korzystanie z prostego szablonu kartonowego pozwala szybko wyciąć i uzyskać butelki tego samego rozmiaru

Jako pochłaniacz wykorzystujemy zużyte tetra-opakowania po soku lub mleku. Należy je pokroić, dokładnie umyć i wysuszyć. Aby poprawić ich chłonność, nałóż matową czarną farbę. Najłatwiej to zrobić, używając farby w sprayu z puszki.

Sekwencyjne sznurowanie plastikowych butelek ułatwia umieszczanie w nich złożonych opakowań tetra

Po przygotowaniu butelek i tetrapaków można przystąpić do montażu urządzenia solarnego. Najpierw należy nawlec plastikową butelkę, szyjką do przodu, na pionową rurkę i włożyć do niej Tetra Pak. W podobny sposób wszystkie butelki nawleczone są na pionowe rurki, które następnie należy połączyć z trójnikami i narożnikami dolnej rury, podobnie jak górnej.

Aby nadać sztywność wyprodukowanemu kolektorowi słonecznemu, konieczne jest wykonanie dla niego podpory.

Zwykły panel drewniany nadaje sztywności konstrukcji i ułatwia przeniesienie kolektora słonecznego na miejsce jego pracy

Można, podobnie jak w pierwszym przypadku, umieścić kolektor w drewnianej skrzynce, ale nie ma już potrzeby jego izolowania. Każda z plastikowych butelek jest bowiem rodzajem małego izolowanego zbiornika, który nagrzewając się od wewnątrz oddaje ciepło krążącej w rurkach wodzie.

Funkcje rozmieszczenia i połączenia

Aby zapewnić maksymalną możliwą absorpcję światła słonecznego, kolektor należy ustawić w kierunku południowym. Wystarczy niewielki kąt nachylenia 10-15 stopni, aby kolektor efektywnie pracował w niemal każdym położeniu słońca.

Dolna część rury musi być połączona z dnem zbiornika, a górna część - w przybliżeniu z jego środkową częścią. Zimna woda ze zbiornika polimeru popłynie dolną rurą do kolektora, gdzie się nagrzeje i przez górną rurę wzniesie się do zbiornika.

W ten sposób nastąpi naturalny obieg wody w domowym systemie. Aby zapewnić dużą intensywność cyrkulacji wody, zbiornik należy umieścić tuż nad kolektorem słonecznym w odległości co najmniej 0,3 m od niego.

Prawidłowe podłączenie kolektora słonecznego do zasobnika zapewnia naturalną cyrkulację wody

Należy wziąć pod uwagę, że zimna woda wpływająca do zbiornika z sieci wodociągowej ulega aktywnemu mieszaniu, co zmniejsza wydajność kolektora. Można tego uniknąć wyposażając wlot do zbiornika w reduktor turbulentny, czyli zaślepioną rurkę z wieloma otworami.

Woda przepływa płynnie przez reduktor, dzięki czemu zimna woda pozostaje w dolnych warstwach, skąd jest pobierana do kolektora słonecznego.

Zastosowanie reduktora turbulentnego pozwala uniknąć mieszania się zimnej i ciepłej wody w zbiorniku

Oczywiście kolektor słoneczny zapewnia podgrzewanie wody tylko w dzień, przy słonecznej pogodzie. Dlatego ważne jest, aby oszczędzać ciepłą wodę do użytku w ciągu dnia i wieczorem. W tym celu należy zaizolować zbiornik magazynujący.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film 1. Tak pojawiły się pierwsze układy słoneczne z plastikowych butelek:

Wideo 2. Prawie darmowe urządzenie do podgrzewania wody w akcji:

Kolektor słoneczny wykonany z plastikowych pojemników na napoje to tanie rozwiązanie umożliwiające podgrzewanie wody. Jednakże w przypadku przedłużającej się złej pogody, szczególnie wiosną i jesienią, zaleca się zamontowanie w zasobniku elementu grzejnego. W takim przypadku kolektor słoneczny stanie się częścią kompletnego systemu, pozwalając w sprzyjających warunkach zaoszczędzić pieniądze.

Opowiedz nam o swoim doświadczeniu w budowie domowego układu słonecznego z plastikowych butelek. Możliwe, że masz w swoim arsenale informacje i opcje projektowania, które mogą być przydatne dla osób odwiedzających witrynę. Prosimy o wpisywanie komentarzy w formularzu blokowym poniżej, zadawanie pytań, udostępnianie zdjęć i przydatnych informacji.