Мой вариант СК (солнечного коллектора)

Впервые с солнечным коллектором для нагрева воды мне довелось познакомиться более 10 лет назад, на Кипре. Уже в тот момент у меня в голове засела мысль создать нечто подобное своими силами. На Кипре каждый дом и каждая квартира оборудованы подобными устройствами – дефицита горячей воды не наблюдается. Началось моё знакомство с конструкцией, как самого солнечного коллектора, так и всей системы горячего водоснабжения в целом, без которой СК отдельно функционировать не сможет. Выяснилось, что идея далеко не нова и воплощена в различных видах во многих миллионах экземпляров, во множестве стран. Чем глубже вникал, тем сильнее было желание сделать и себе. Нет, не купить готовую систему а, именно, всё сделать самостоятельно. Как при этом чешутся руки – особенно рассказывать не надо, многим это явление знакомо не по книжкам. Вот только была одна серьёзная проблема – отсутствовал объект, к которому можно было бы эту систему «прикрутить». Пришлось этот объект - баньку, возводить. Банька уже пару лет как готова, с ней можно ознакомиться в моём профиле. В общей сложности от момента возникновения желания до момента его материализации прошло более десяти лет, времени для продумывания всей конструкции, вплоть до мелочей, было более чем достаточно.
Вот на этих страницах (https://www.forumhouse.ru/threads/44430/) уже проходило обсуждение плоского солнечного коллектора в различных вариантах, доступных для самостоя-тельного изготовления. По мере своих сил и я принимал участие в обсуждениях. Многие мои мысли там же и были изложены, настало время их реализовывать. Повторять их не хочется, дабы не перегружать ими и эти страницы, но на все возникающие вопросы я всегда готов ответить. Так получается, что полностью погрузиться в процесс создания СК не удаётся – масса текущих дел заставляет делать довольно заметные временные перерывы. На сегодняшний день, когда пишутся эти строки, коллектор практически готов и прошёл гидравлические испытания. Язык не поворачивается назвать его очень удачным, но, на мой взгляд, он будет работать достаточно успешно, не смотря на все свои недостатки. О недостатках и способах их устранения будет сказано чуть ниже. Как известно, наибольший объём информации человек получает через зрительные образы. По этой причине и весь процесс создания своего СК я решил представить в виде набора фотографий с пояснениями, нечто отдалённо похожее на комикс. Получилось или нет – решать читателям этих страниц. Хочется сразу предупредить, что я не пытаюсь представить свой вариант как наилучший и достойный подражания. Будет достаточно, если он сможет послужить отправной точкой для создания другой, более совершенной конструкции. Скажу больше – видя сегодня все его конструктивные и технологические недостатки, следующим летом СК будет переделан, обязательно и основательно. Свой новый СК я уже «вижу» во всех мельчайших деталях, но уже начатый требует полного завершения работ.
Поразмыслив, решил всё-таки изложить те моменты, которыми руководствовался при разработке своей конструкции – меньше будет «непоняток».
Как известно, в настоящее время наиболее распространены солнечные коллекторы двух типов: плоские и «вакуумники». Вакуумные коллекторы, благодаря использованию в их конструкции самого совершенного теплоизолятора – вакуума, обладают самым высоким КПД, но в домашних условиях соорудить нечто подобное не возможно. Промышленно выпускаемые плоские коллекторы имеют высокие потери по той причине, что им присуще, скажем так (не очень научно), вторичное излучение обратно в окружающую атмосферу. На мой взгляд, причины этого просты: впервые плоские коллекторы появились в странах средиземноморского региона, для которого характерно обилие солнечных дней и достаточно высокие температуры воздуха, как в ночное время, так и в зимний период. Т.е. отсутствовала острая необходимость в использовании этого тепла для обогрева жилища (для нагрева воды много тепла не надо), да и его потери через лицевую поверхность с лихвой компенсировались в дневное время. Стоило ли производителям особо заморачиваться с достижением высокого КПД? Думаю, что и при нынешних технических характеристиках они не бедствовали. Мне же захотелось их немного улучшить, благо пути для этого видны не вооружённым глазом.
Вот часть вопросов, которые хотелось решить:
- снизить потери тепла через лицевую поверхность;
- максимально облегчить;
- обеспечить устойчивость движения воды в системе;
- максимально эффективно использовать геометрические размеры.
Для снижения потерь предполагается использовать, скажем так, четырёхкамерный пакет из поликарбоната. Первая камера это воздушный зазор между теплоприёмным элементом и первым листом поликарбоната. Вторая камера – первый лист поликарбоната. Третья камера – между листами поликарбоната. Четвёртая – второй лист поликарбоната.
Вес СК снижать надо было обязательно: на зиму его придётся убирать – иначе к нему могут «приделать ноги». Снимать его придётся в одиночку, впрочем, и установка будет не проще. Облегчение достигалось отказом от стекла в пользу поликарбоната и использованием лёгкого ме-таллического профиля.
Для обеспечения устойчивого движения воды необходимо добиться максимальной разницы в плотности воды на входе в коллектор и на выходе. Этого можно достичь только при максималь-ной разнице в температуре, следовательно, объём нагреваемой воды должен быть не значительным, а поверхность нагрева максимально возможной, т.е. коллектор должен был получиться очень тонким.

 

Теперь, после гидравлических испытаний, можно сделать вывод о допущенной здесь ошибке – количество отверстий под винты крайне мало. При давлении около 2 м.вод.ст. стенки коллектора сильно выгнулись. По всей видимости, отверстия под винты надо сверлить с шагом не более 100мм. как по горизонтали, так и по вертикали.

 

Как показали результаты гидроиспытаний, здесь тоже стоит внести значимые коррективы. Пре-жде чем устанавливать второй лист необходимо на винты, поверх гаек, надеть тонкие (не более 1 мм.) резиновые прокладки.
Данная конструкция оказалась чрезвычайно гибкой, что явилось для неё серьёзным недостат-ком – при перекантовках завальцованные швы деформировались и раскрывались, при дальней-шем их пропаивании появились трудности. Выходом из положения явилась пропайка шва сразу после его завальцовки, в этом случае скорость пропаивания увеличилась и качество шва повыси-лось. Не обошлось без трудностей и с инструментом для выполнения пайки. Молоткового паяльника достаточной мощности у меня не нашлось, а маленькие газовые горелки на базе одноразовых газовых зажигалок оказались слабоваты.
Патрубки для подвода и отвода воды решил изготовить из полипропиленовой трубы диаметром 20 мм. Соединять их с оцинковкой возможно только с помощью клеящего состава. Здесь подстерегали серьёзные трудности – и цинк, и полипропилен весьма капризные материалы, подобрать клеящий состав весьма не просто, да и выбор этих материалов у меня был очень ограничен. Несмотря на долгие предварительные раздумья, полипропиленовые патрубки в конструкции СК появились совсем недавно. По этой причине и времени на подбор клеящего состава не осталось, выбирал из того, что первое попалось в руки. Сантехнические герметики даже не рассматривались ввиду либо их высокой коррозионной активности с цинком, либо предельно низкой адгезией к полипропилену. Выбирать пришлось из трёх материалов. Наи-лучшим из них, по отношению к цинку, оказался герметик Сикафлекс. К полипропилену у Сикафлекса адгезия показалась чуть лучше, чем у остальных, но это утверждение весьма субъек-тивно.

 

Продолжу вечером

 

С огромным интересом читаю, спасибо!
Уже не понятно, поэтому задам вопросы раньше времени.
1 Что, теплоноситель (это - вода?) у вас будет вне трубок - прямо между листами поликарбоната?
2. Какие плановые (или уже полученные?) характеристики СК?:
- скорость воды,
- разность температур,
- площадь СК,
- ну и мощность СК?
Просто интересно, например, по сравнению с моим тяп-ляп-за-неделю.
3. Насос предполагается или только самотек?
4. Вы с поликарбоната сдирали полиэтилен с обеих сторон? Я сдирал - очень долго и нудно...
У меня (с полиэтиленовой пленкой вместо поликарбоната):
Дельта t в полдень по жаре - 1оС.
Прокачка воды насосом - 12л в минуту.
Площадь СК - 1,87*0,93=1,74кв. метра.
Средняя мощность в световой день (у меня - 8часов) - 0,55кВт.
Спасибо!

 

Продолжаю.
Прошу прощения за лишние дефисы в тексте, стараюсь их убирать но они всё равно проскакивают. Просто свой "опус" я оформил в виде маленькой статейки (только для себя, в качестве упражнения в Оффисе 2007) и теперь копирую из неё.
На вопросы отвечу чуть позже.

Стоит отметить, что гидроиспытания патрубок прошёл успешно, величины проклеиваемого шва оказалось для этого достаточно, но не выдержал он небрежного обращения и был неосторожно отломан – пришлось впоследствии, для страховки, дополнительно прижать его прозрачным скотчем. Герметиком были промазаны как головки винтов с лицевой стороны, так и гайки с обратной. Был промазан и запаянный шов. Операция оказалась не лишней и после испытаний была повторена для ликвидации протечек. Кстати, протечек было не много и их будет значительно меньше, если воспользоваться ранее приведёнными мной рекомендациями.

 

На этом заканчивается первая часть моего повествования о процессе изготовления солнечного коллектора. Не всем он понравится, не каждый сможет его повторить, но, на мой взгляд, особых сложностей здесь нет – человек владеющий инструментом сможет сделать не хуже. Исключением является только аппарат кислородно-водородной сварки, но он появился здесь только взамен молоткового паяльника.

 

Вторая часть – описание монтажа коллекторов в систему подогрева воды, будет выложена на этих же страницах, но чуть позже. Здесь тоже всё не очень просто – для обеспечения устойчивой работы надо соблюсти ряд обязательных условий. Хочется оценить и «в граммах» эффективность данной конструкции. Попробую по возможности максимально точно определить разность температур воды на входе и выходе из коллектора. Первоначально хотел приклеить термопары скотчем с термопастой к задней стенке теплоприёмного элемента, в непосредственной близости от патрубков. Теперь решил ввести их прямо внутрь патрубков через отверстия диаметром 2мм. и заклеить их герметиком. Давление не велико, а после проведения всех замеров отверстия не трудно будет заглушить полностью.


Для замера расхода воды через СК в моих «закромах» нашёлся старый, но вполне исправный, счётчик воды. Он стоял у меня в квартире, но после окончания гарантированного срока эксплуатации был заменён новым. Точность достаточная – до 0,1 литра. Вот только не решил: будет он «врезан» в систему по постоянной или по временной схеме.
Вот такая система холодной воды (фото 33) уже смонтирована. В её состав входят две пластиковые бочки, каждая вместимостью, примерно, по 130 литров. Нынешним жарким летом вода в этих бочках нагревалась до + 33…..+38, даже без воздействия прямых солнечных лучей, только за счёт горячего воздуха под крышей.
Труба подвода холодной воды (фото 34) выведена на наружную стену бани и оборудована шаровым краном и быстроразъёмным соединением, к которому подключается шланг от насоса Малыш». «Малыш» находится в скважине рядом с баней.
В качестве ёмкости для горячей воды будет применён герметичный, эмалированный резервуар (фото 35) с эллиптическими днищами. В него вварены четыре патрубка, все на разной высоте. Достался он мне «по случаю» - лет 17-18 назад обнаружил его в магазине, распродававшем «неликвиды» некоего предприятия. Было такое «явление» в начале девяностых годов. Недолго думая купил. Такое впечатление, что его изготавливали именно с целью применения в подобной системе подогрева воды. И вот теперь я себя очень корю за то, что в момент строительства бани не удосужился заглянуть внутрь резервуара, для ознакомления с расположением вваренных патрубков. Идеальным вариантом установки данного резервуара является вертикальная его установка, но в этом случае мои бочки с холодной водой оказываются почти на одном с ним уровне, чуть выше. Это «не есть гуд», днища бочек желательно расположить выше верхней точки резервуара. У меня этого не получается – не достаточна высота крыши, ещё бы 600-700мм. было очень кстати. Теперь придётся резервуар «укладывать на бочёк» и «выкручивать» себе руки и мозги при разводке труб.
В моечном отделении все работы уже выполнены. Помещение не велико, всего лишь 1800x1800мм., но для двух человек вполне достаточно. Моя банная печь имеет встроенный регистр для нагрева воды в выносном баке. Была мысль этот бак убрать и регистр объединить со всей системой. Теперь решил этого не делать.

Вот на этом позвольте остановиться.

В ближайшие дни работу продолжу, очень хочется ещё в этом году помыться водой, нагретой СК. Как и обещал при более ранних обсуждениях, постараюсь провести опыты с различными «пирогами» укрытий. Цель опытов – выявить наиболее эффективное укрытие из всех доступных к самостоятельному воплощению. На форуме бывать буду не часто – в основном по субботам, но это только до октября, точнее – пока погода позволит жить на даче, с комфортом, не замерзая. На все вопросы, если они появятся, отвечу обязательно.
Хочу ещё раз подчеркнуть, что данный СК не лишён недостатков и «детских болезней», и не является образцом для стопроцентного копирования. Уже сегодня мной продуман более совершенный вариант СК, в нём теплоприёмный элемент будет не из металла, соответственно отпадает необходимость в трудоёмких завальцовке и пайке.
Большего пока не скажу - надо закончить начатое дело, а маленькая интрига пусть присутствует – так интереснее.

 

Теплоноситель - вода будет находится в плоском теплоприёмном элементе, выполненном из двух листов оцинковки. Поликарбонат выступает только в роли "шубы".

Полезная площадь получилась равной 0,9 м.кв.
Скорость воды будет переменная, в зависимости от разности температур на входе и выходе. Её, как разность температур, можно будет узнать только после монтажа всей системы. Мощность посчитаем потом.

Только самотёк. Если халява ... так по полной программе.

Снималась леХко, как фантик с конфеты.

 

Видел, что ваш СК на весах стоял, ну, тогда и вес надо бы озвучить...
Ну а затраты на детали - святое любопытство...

 

Фотки невероятно опрятные и текст сопроводительный - грамотно составлен. Всё никак не пойму где тут подвох, ТС - колитесь - работаете в журнале или в полиграфии?

 

Вес виден на фото 31, он равен 12,5 кг.
Материальные затраты на два коллектора не превысили 3 тыс.руб. Особенно экономить на материалах не стал - из хорошего материала и хороший результат получить проще. С первым коллектором возился два рабочих дня, примерно часов 12-15, второй получился значительно быстрее.

Спасибо за лестный отзыв, приятно.
Подвоха и в помине нет, ни в журналах, ни в полиграфии не работаю, просто хотелось выполнить и эту работу достаточно качественно. Вот уже много лет меня поражают цветные фото - они значительно красочнее передают окружающий мир, чем мы его видим своими глазами. Может глаза "замылились", как говорил Вова Шарапов?
Основная заслуга принадлежит цифровой камере - чуду инженерной мысли.

 

Как любитель СК, и практик
Единственное вызывает сомнение надежность соединений за счет разного К теплового расширения. Зато самый дешевый вариант из возможных. Хотя если поливочный шланг закрутить в спираль и пустить через ЦН тоже будет греться неплохо.
Тем неменее и работа и изложение достойно похвалы

 

Как раз этот момент, в данном случае, сомнений не вызывает - температуры не велики. Применённый герметик Сикафлекс после схватывания остаётся очень эластичным и в тоже время удивительно прочным "на разрыв". Другое дело, что адгезия у него всё равно маловата - мне пока не известны клеи с хорошей адгезией к полипропилену. Как вариант можно патрубок полностью обмазать этим герметиком и тем самым попытаться закрепить его на теплоприёмном элементе из оцинковки. Есть уверенность в том, что удержится.
Шланговый коллектор хорош только в странах где нет отрицательных температур и нет необходимости сливать воду. Вот здесь https://www.forumhouse.ru/threads/44430/page-16 пост №226 можно посмотреть на эти коллекторы. Мне он не подходит, увы.
Загляните сюда http://www.builditsolar.com/Projects/WaterHeating/water_heating.htm , здесь много любопытного.

 

Нет слов...только буквы...грамотно, обстоятельно, с пояснениями на фото.
Приятно читать.

Повторять не буду, есть своя концепция. Но нахожусь под впечатлением о проделанной работе. А главное, об отчете. Это дорогого стоит.

Сам неоднократно что-то мастерил, увлекаешься - половину уже не видно, зашил или замазал. И фоткать уже собственно нечего...В этом деле нужна выдержка, расчет и безусловно талант рассказчика.
Суперреспект