Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [39]
Иными словами, накопительный солнечный водонагреватель плохо работает в условиях переменной облачности.
Однако сделать проточный водонагреватель от солнца с достаточно большой плоскостью облучения (и, соответственно, мощностью) не так просто. Необходимо каким-то образом устроить достаточно большую плоскость, облучаемую солнцем с одной стороны и омываемую водой с другой.
Обычно используют всяческие трубки из достаточно дорогих цветных металлов (медь, алюминий), спаянные в частую решетку и т. п. Такие солнечные коллекторы конечно эффективны, но очень трудоемки в изготовлении и дороги. Это делает бессмысленной саму идею использования солнечного водонагревателя, так как вместо «бесплатного» солнечного тепла мы получаем большие материальные затраты, которые неизвестно когда окупятся.
В процессе обсуждения возможных конструкций солнечного водонагревателя на форуме, у К. Тимошенко родилась идея сделать солнечный коллектор на основе экструдированного пенополистирола (ЭППС). Это очень технологичный материал. Он достаточно прочный, водостойкий, выдерживает довольно высокую температуру, легко обрабатывается, выпускается листами, которые можно состыковать друг с другом, прекрасный теплоизолятор, относительно не дорог.
Немного теории. Проточный водонагреватель отличается от накопительного тем, что в каждый момент времени нагреву подвергается очень маленькая порция воды, находящаяся в солнечном коллекторе. А основная масса воды находится в баке-накопителе, как правило, хорошо утепленном.
В солнечном проточном водонагревателе используется тот эффект, что теплая, нагретая вода немного легче холодной. Поэтому она стремится подняться вверх (в общей массе воды). И если организовать эту циркуляцию, то самая теплая (нагретая) вода будет постепенно скапливаться в термосе (в его верхней части), а общая масса воды в системе повышать свою температуру.
А чтобы организовать такую циркуляцию, необходимо поместить солнечный коллектор ниже бака-термоса, в самом коллекторе сделать ввод более холодной воды внизу, а выход нагретой немного выше. Для нормальной работы и организации циркуляции воды достаточно незначительного перепада высот.
Изготовление солнечного водяного коллектора. Лист ЭППС имеет размер примерно 60x120 см (0,7 м>2), что более чем достаточно для эксперимента. Во время облучения солнцем на такую площадь будет падать около 500–600 Вт тепловой энергии (или около 2000 кДж).
Теоретически, этого тепла должно хватать, чтобы нагревать до 60 °C примерно 10 л воды в час (при непрерывном солнечном облучении).
Чтобы превратить лист ЭППС-а в солнечный водонагреватель, в пенополистироле необходимо устроить зигзагообразную канавку для течения воды. А собственно теплоприемником будет выступать лист металла, наклеенный на пенопласт.
Хорошо бы, конечно использовать лист алюминия, но это уже не будет «бюджетно», поэтому можно обойтись листом тонкой оцинкованной стали.
Прежде всего, размечаем лист пенопласта. Для наиболее эффективной работы солнечного коллектора необходимо, чтобы объем воды находящийся в нем был минимальным. Тогда она будет быстро прогреваться, даже если солнце вышло всего на несколько минут, а циркуляция будет быстрой. С другой стороны, площадь контакта воды с металлом коллектора должна быть максимальной. Т. е. перегородки между канавками должны быть как можно уже.
Следует также учитывать, что чем меньше сечение каналов, тем больше будет гидродинамическое сопротивление, которое затрудняет циркуляцию. И наконец, исходя из предполагаемой конструкции солнечного водонагревателя, следует определить, как будут расположены вход и выход в коллекторе. Если с разных сторон, то число каналов должно быть нечетным. А если с одной стороны — то четным.
Решив все эти задачи, можно нарисовать схему расположения каналов на листе ЭППС и прорезать каналы.
Для облегчения циркуляции воды в коллекторе, каналы лучше делать с небольшим, 2–3 %, наклоном снизу-вверх.
Прорезать каналы в листе пенополистирола лучше всего электрическим резаком. Резак представляет собой небольшой отрезок толстой нихромовой проволоки, изогнутой по форме сечения канала. Можно сделать такой резак из небольшого бруска, прибинтовав липкой лентой по его краям толстые алюминиевые провода. Зажав с одной стороны пассатижами нихромовую проволоку, с другой прикрепите провода идущие к трансформатору.
На торцах листа пенополистирола с помощью герметика вклейте трубки для входа и выхода воды. Затем вырежьте с помощью электролобзика необходимый по размерам лист оцинкованной стали.
Использовать ножницы по металлу не рекомендуется, так как они дадут заусенцы на краях.
Смажьте все плоскости листа полистирола герметиком (по периметру и промежутки между каналами) и обезжирьте оцинковку ацетоном, уложите ее на место и прижмите гнетом. Сушить следует пару дней. После этого для проверки герметичности и измерения объема солнечного коллектора залейте его водой. Оцинковку покройте черной матовой краской.
Красок, способных прочно пристать к оцинкованному покрытию не так много. В основном — это акриловые краски. Обычно это т. н. фасадные, светлые краски.
