22 декабря, 2021
Как нагреть воду Солнцем
Понятно, что вся вода на Земле уже нагрета Солнцем, и даже та, которая находится в замерзшем состоянии, по сравнению с космическим холодом - просто кипяток. Мы тут рассматриваем чисто практический, хозяйственный вопрос.
Начиная от самых простых и дешевых способов нагрева воды при помощи солнечной энергии, упомянем черные бочки и свернутые в спираль садовые шланги. Пройдемся по серийным фабричным изделиям, и завершим статью описанием сложных систем, которые проектируются под конкретный случай.
Самодельные солнечные водонагреватели
Разнообразие вариантов безгранично. Конструктив зависит от доступа создателя к материалам и средствам. Обычно в ход идут металлические и пластиковые бочки объемом 200 литров или еврокубы, вмещающие целую тонну воды. Для улучшения характеристик, снаружи такая емкость окрашивается в темный цвет. Бак ставится сверху и вода поступает в разбор самотеком. В летнюю солнечную погоду температура в таком нагревателе может подняться до 50 градусов
Как вариант, чтобы не нагружать кровлю, можно сделать кустарный солнечный коллектор из садового шланга. Протекая через него, в яркий солнечный день, вода может подогреться на примерно полградуса на каждый метр шланга. Но окончательное значение будет зависеть также и от его диаметра, и от скорости потока.
Фабричные емкости для садового душа.
Чуть подороже, но не требующие креатива от пользователя, а также более эстетичные, эти конструкции не имеют принципиальных технических различий с предыдущей категорией.
Показатели эффективности будут примерно такими же, если форма, объем и наружная окраска будут совпадать. Понятно, что емкость с большей площадью и меньшим объемом будет нагреваться днем быстрее, чем шарообразная или цилиндрическая, у которой высота близка к диаметру. А значит и остывать тоже будет быстрее.
Плоские солнечные водонагреватели.
Плоскими они называются из-за формы стеклянной лицевой панели.
Их фасад выполнен из закаленного стекла. Для повышения эффективности, изнутри стеклянная панель покрывается специальным металлическим слоем. Вода не находится непосредственно под панелью. Она протекает там сквозь тонкие трубочки.
Чтобы эффективность коллектора была выше, снизу он теплоизолируется минеральной ватой. Бывает, но не часто, что сверху под стекло помещают теплоизоляцию в виде второго слоя стекла или поликарбоната. Как правило, такие коллекторы применяют в странах, где солнце яркое, а зимы почти нет, например в Турции. Поэтому требования к теплоизоляции невысокие.
Во многих регионах нашей страны такие коллекторы будут эффективны только летом.
Кстати, только этот тип коллектора допускается, например, в Китае, к установке на балконы и стены.
Вакуумные коллекторы
прямого нагрева.
Это весьма эффективный способ получения горячей воды - благодаря надежной теплоизоляции нагретой воды от воздуха, потери минимальны. На базе этого принципа солнечных коллекторов строятся два типа водонагревателей: с накопительным баком - конвекционный и проточный.
Работает эта система так: стеклянная трубка, похожая на колбу термоса, но длиной 1 метр 80 сантиметров. Как и у термоса, внутри не только откачан воздух, но и нанесено специальное покрытие. Только в отличие от термоса, назначение покрытия не отталкивать тепло, а поглощать внешнее излучение, при этом, нагреваясь.
Для правильной работы, трубка должна быть расположена под углом к горизонтальной поверхности, открытым концом вверх. Холодная вода поступает в нее через горловину, заполняет и, под действием солнца быстро нагревается. Горячая вода из нижнего конца трубки поднимается вверх по закону конвекции, на ее место приходит холодная и цикл повторяется.
Несмотря на надежную теплоизоляцию, при отрицательных температурах, вода все равно будет замерзать в трубках. Этот тип водонагревателя нужно консервировать на зиму. А с учетом того, что каждая трубка будет заполнена водой, процесс не является легким.
Пример солнечного проточного водонагревателя с вакуумными трубками. такие матрицы используются для горячего водоснабжения социальных объектов
Вакуумные коллекторы
с тепловыми трубками.
Внешне выглядящие похожими на вакуумные коллекторы конвекционного нагрева, эти отличаются от них и принципом действия и набором пользовательских качеств.
В нагревательном элементе коллектора с тепловыми трубками нет воды. Солнечная энергия нагревает специальную жидкость, заключенную в герметичную медную трубку, проложенную вдоль всей вакуумной колбы, как от предыдущего коллектора. Но утолщенный наконечник этой трубки выглядывает из горловины вакуумной колбы и вставляется в приемное гнездо коллектора.
Для нормальной работы, нагревательные элементы этого типа также должны устанавливаться под наклоном. При этом, раз в них нет воды, они могут выдерживать низкие температуры, и при этом, даже нагревать воду!
На базе этого принципа также изготавливают, как накопительные водонагреватели с баком, так и проточные коллекторы, у которых нет собственной емкости для хранения горячей воды.
Солнечные системы горячего водоснабжения и отопления.
Для ответа на вопрос - выгодно ли использовать солнечную энергию для нагрева воды и даже для отопления, нужно рассматривать ситуацию в комплексе.
Если мы считаем только экономическую выгоду, то прежде всего нужно смотреть на доступность и стоимость других видов энергии: газа, сетевой электроэнергии, жидкого или твердого топлива.
Во-вторых, мы должны взвесить, сколько дней в году сможем пользоваться солнечными лучами. Климатический пояс, конечно, важен при выборе типа коллектора - системы с тепловыми трубками более дорогие, но универсальные, и получается, что в горах можно получить больше киловатт, даже не смотря на суровые ночные и дневные температуры.
Солнечная энергетика предлагает отличные решения для локаций с хорошими географическими данными: количество ясных дней в году 270 и более, температура воздуха не ниже -20С. А также для мест, где нет магистрального газа. Хотя, если цены на газ будут стремиться к европейским, то и солнечная энергетика получит значительный импульс к развитию в газифицированных районах.
Как получить горячую воду от Солнца во Владимирской области
Посмотрите на пример установки солнечного водонагревателя с тепловыми трубками. Такую установку можно использовать с апреля по октябрь, а консервация на зиму заключается в осушении бака. При этом, трубки можно не демонтировать.
С раннего утра и до позднего вечера нагреватель снабжает горячей водой трех человек, обеспечивая достаточное её количество для умывания, принятия душа, мытья посуды и стирки.
Made on
Tilda