Солнечный коллектор из металлопластмассовых труб
После того, как был на даче установлен бассейн сразу же появились мысли о том, как в климате средней полосы России поднять температуру воды в нём и продлить период его эксплуатации. После рассмотрения различных вариантов (от обогрева газом и дровами при помощи соответствующих котлов, - до нагрева электричеством и солнечной энергией) - был принят выбор в пользу нагрева воды в бассейне при помощи тепловой энергии солнца. Для этого было принято решение о создании (постройке) солнечного коллектора.
Принцип его действия предполагался такой: вода из бассейна возле одного его края забирается около дна погруженным в воду электрическим насосом. Потом подаётся в солнечный коллектор в виде змеевика из труб, установленного на соответствующем наклонном постаменте. При прохождении сквозь чёрный змеевик, – вода нагревается от энергии солнца и попадает опять в этот же бассейн с другого его края в нижнюю часть водяного слоя (на дно). Коллектор будет состоять из 42-х полудюймовых трубок, расположенных горизонтально, длинной по 225 см каждая.
Суммарная длина трубок (с учетом длинны соединительных колен) - почти 120 метров. Будет сделан плоский чёрный короб, размером 228х190х10 см, закреплённый на каркасе. Сам каркас и короб под коллектор будут окрашены в чёрный цвет при помощи чёрного антисептика (еле-еле нашел такой в продаже). Сверху короб закрывается обычным стеклом (что бы предотвратить потери тепла). Трубки коллектора будут выкрашены в чёрный цвет обычной нитрокраской из пулевизатора. Предполагаемая тепловая мощность коллектора около 1,6 – 2 киловатта тепловой энергии (в зависимости от интенсивности светового дня). Вот принципиальная схема нагрева воды в бассейне коллектором, который я решил себе сделать:



В процессе сборки коллектора в схему были добавлены изменения, о которых я сообщу чуть ниже.
Коллектор я решил установить неподалёку от бассейна (в метрах двух от него) на открытом для солнца месте. Это нужно к тому же и для того, - что бы небыло потерь тепла в подводящей и отводящей к нему магистралях и насос смог прокачать воду через всю длину трубопровода коллектора. Так же при проектировании учитывался оптимальный наклон площади коллектора к углу горизонта. Для Подмосковья он равен 55 градусов. В программе 3D MAX был примерно рассчитан и нарисован общий вид будущего коллектора:







Так же было просчитано количество необходимых деталей-фитингов и материалов для его создания. В качестве трубы был выбран металлопласт (к его внешней пластиковой оболочке очень хорошо пристаёт чёрная нитрокраска, которой потом будут окрашиваться трубки коллектора). После этого была составлена смета на детали и материалы для коллектора, которая оказалась весьма объёмной:



Осенью начались закупки деталей материалов и постепенная подготовка к созданию коллектора. Так как основной процесс закупок материалов и деталей, а так же разработки чертежа попал на осенне-зимний период, то часть закупленных фитингов собиралась заранее (до начала летнего сезона) в квартире. Скручивались они вручную, а соединения уплотнялись специальной нитью (на скручивание и сборку ушло несколько дней). Вот они разложены на полу (для наглядности) :

 


Так же мною был выполнен чертёж рамы «стола-короба» и каркаса-подставки коллектора. Чертёж базировался на том, что на создание рамы «стола» коллектора пойдёт 2 стандартных листа фанеры толщиной в 10 мм и размером 1,52x1,52 метра (стандартный размер листа фанеры). Один лист используется целиком без раскройки, а второй разрезается на нужные куски со сторонами в 76x38 см (4 куска) и 152x76 см (1 кусок). Для изготовления «стола» каркаса-рамы и каркаса-подставки был закуплен брус длиной по 6 метров и сечением 5x5 см.




Общая длинна закупленного бруса составила 60 метров. Или 10 штук по 6 метров. Так же, как видно по смете, был закуплен антисептик (несколько банок) для покрытия и защиты рамы под коллектор и каркаса-подставки. Для покрытия площади рамы-стола был специально куплен чёрный антисептик:





Как уже выше говорилось, место для установки коллектора выбрано рядом с бассейном. Каркас ориентирован наклонной стороной строго на юг. Под коллектор было решено сделать соответствующую площадку. Для этого была закуплена тротуарная плитка 40 x 40 см. Место под площадку было выровнено, устелено рубероидом и сверху был насыпан щебень. После этого площадка почти 3 месяца отстаивалась, и щебень утрамбовывался под собственным весом. Потом сверху опять был настелен рубероид и на него уложена тротуарная плитка в количестве 24 штуки:







Теперь я приступил к изготовлению рамы «стола» коллектора. Был напилен брус на куски нужного размера и скреплен между собой стальными оцинкованными уголками 5x5 см и шурупами длинной по 5 см. Была нарезана на нужные куски фанера и прикреплена к раме шурупами по 3 см. Получилась ровная площадка-«стол» под укладку трубок коллектора:






Хотелось бы отметить, что вес у этой рамы с набитой на неё фанерой – достаточно высокий: килограммов под 30-35. Так же нельзя забывать про то, что коллектор будет испытывать влияние ветра своей «парусностью», а так же вес снега на наклонном «столе» в зимний период. Соответственно и каркас-подставка должен быть прочным, что бы удержать вес рамы «стола», расположенного на нём змеевика из трубок и фитингов, наполненных водой, стекла, закрывающего сверху коллектор, и боковых стенок. Так же коллектор (его каркас-подставка) должен быть прочно закреплён на площадке (чтобы не оказаться поваленным сильным порывом ветра). Для этого были сделаны специальные металлические колья, которые будут удерживать каркас-подставку на площадке:

Внутри теплицы (на её металлическом каркасе) была установлена специальная водозащитная розетка для подключения электрического насоса:

 
У меня, на всякий случай, всё же предусмотрена обычная вилка с розеткой (именно вилка с розеткой, а не обычный выключатель), для ручного обесточивания насоса в момент купания. Ведь ни в коем случае нельзя находится в воде вместе с работающими в этой же водной ёмкости электрическими приборами.



После этого, как был покрашен черным антисептиком наклонный «стол» коллектора (сверху) и бесцветной Тиккуриллой (сзади) :


 
Теперь приступил к сборке каркаса-подставки, согласно вышеупомянутому чертежу.












 
На собранный каркас был закреплен под необходимым углом наклонный «стол» коллектора.















Вся конструкция была прикреплена к земле при помощи аллюминиевых кольев:



На поверхности стола были размечены места для крепления трубок и по этим местам были прикручены эти самые крепления (которые сразу при этом окрашивались в чёрный цвет)









Установив крепления, - приступил к сборке коллектора. Нарезал металлопласт на нужную длину и стал собирать змеевик снизу вверх.



 
Так как крепления под металлопласт сделаны из белой пластмассы, и сам металлопласт имеет сверху белый пластик, то при помощи чёрной краски из баллончиков – все трубки, колена и крепления трубок к наклонному «столу» были аккуратно покрашены в чёрный цвет. Для предохранения черного антисептика от воздействия краски – под трубки в момент покраски подкладывался лист картона.



После того, как основная часть коллектора была собрана, и он был подключен, как к насосу, так и к вводу в бассейн – было проведено испытание на предмет его опрессовки (гидравлической прочности соединений). Практически течи нигде не было. Вода на выходе бежала достаточно мощной струёй.







 
Естественно, - смысл работы коллектора – максимальное получение тепловой энергии от солнца. Поэтому нужно добиваться того, что бы исключить возможные потери тепла и сохранить тепло для нагрева воды. Одной из главных деталей коллектора является его защитный экран из стекла, который позволяет аккумулировать тепло внутри короба коллектора и направлять его на нагрев трубок. Для создания такого экрана я сделал по краям наклонного «стола» - бордюр из вагонки, покрашенной в аналогичный цвет, как и сам стол – чёрным антисептиком. Вагонка имела бортик – весьма удобный для укладки стекла.





Так же из алюминиевого уголка 10 мм была сделана центральная крестовидная рама под стекло.



В центре крестовина на необходимой высоте крепилась к наклонному «столу».



 
Только после этого можно было снять точные размеры под четыре куска стекла, толщиной в 4 мм. Стекло было точно (чуть ли не до миллиметра) нарезано и вставлено на место. По краям оно удерживается небольшими кусками из алюминиевого уголка.















В середине так же стекло удерживалось на центральном узле

Конструкция получилась достаточно прочной и герметичной. Конденсат, вопреки моим опасениям, не собирался внутри короба под стеклом. Он (по утрам) образовывался на внешней стороне стекла (я вот даже пальцем написал на стекле по мокрому стеклу слово: конденсат).




Теперь отмечу два существенных момента в изменении схемы работы коллектора, о которых я говорил выше.
Первый момент: я отказался от обратного клапана в бассейне после выхода с насоса и поставил вместо него обычный перекрывающий кран с ручкой на выходе из бассейна. Это обусловлено тем, что для преодоления давления пружины внутри обратного клапана – насосу нужно развивать дополнительное усилие. А при такой длинной трубопроводной системе – это весьма критично для насоса. Мощность насоса нужно экономить на продавливание воды через змеевик. И мне ведь не составляет большого труда – выдернув насос из розетки, - сразу при этом перекрыть расположенный внизу под розеткой кран. Лишняя нагрузка на насос (в виде обратного клапана) – убрана. А при включении насоса в сеть – опять тут же внизу легко и просто открывается кран, предотвращающий слив воды из коллектора в бассейн.



Второй момент: на вводе нагретой воды из коллектора в бассейн – поставил два крана. Один перекрывающий магистраль, с чёрной ручкой, а другой – сливной для стравливания воздуха и проверки скорости, мощности и температуры потока.



Кран, полностью перекрывающий магистраль – нужен обязательно, а то можно получить такую ситуацию (как получил её я): уехал на день с дачи и открыл 2 крана (самый верхний на коллекторе, что бы при нагреве коллектора из него испарялась вода) и нижний кран на земле – сливной. Так как небыло тогда ещё у меня крана, перекрывающего магистраль от коллектора в бассейн (того, который на фото с чёрной ручкой), то вода из бассейна под влияние атмосферного давления благополучно сливалась на землю. К моему приезду уровень в бассейне понизился на полметра! Тут уж поневоле внесёшь необходимые дополнения в систему. Опыт – сын ошибок трудных.

Ну вот, после сборки коллектора, - приступил к его непосредственным испытаниям и эксплуатации. Измерение проводил специальным термометром, позволяющим измерять температуры до 100 градусов и выше. В солнечные дни вода на выходе имела температуру, которую не выдержит рука!


Конструкция получилась достаточно прочной и герметичной. Конденсат, вопреки моим опасениям, не собирался внутри короба под стеклом. Он (по утрам) образовывался на внешней стороне стекла (я вот даже пальцем написал на стекле по мокрому стеклу слово: конденсат).




Теперь отмечу два существенных момента в изменении схемы работы коллектора, о которых я говорил выше.
Первый момент: я отказался от обратного клапана в бассейне после выхода с насоса и поставил вместо него обычный перекрывающий кран с ручкой на выходе из бассейна. Это обусловлено тем, что для преодоления давления пружины внутри обратного клапана – насосу нужно развивать дополнительное усилие. А при такой длинной трубопроводной системе – это весьма критично для насоса. Мощность насоса нужно экономить на продавливание воды через змеевик. И мне ведь не составляет большого труда – выдернув насос из розетки, - сразу при этом перекрыть расположенный внизу под розеткой кран. Лишняя нагрузка на насос (в виде обратного клапана) – убрана. А при включении насоса в сеть – опять тут же внизу легко и просто открывается кран, предотвращающий слив воды из коллектора в бассейн.



Второй момент: на вводе нагретой воды из коллектора в бассейн – поставил два крана. Один перекрывающий магистраль, с чёрной ручкой, а другой – сливной для стравливания воздуха и проверки скорости, мощности и температуры потока.



Кран, полностью перекрывающий магистраль – нужен обязательно, а то можно получить такую ситуацию (как получил её я): уехал на день с дачи и открыл 2 крана (самый верхний на коллекторе, что бы при нагреве коллектора из него испарялась вода) и нижний кран на земле – сливной. Так как небыло тогда ещё у меня крана, перекрывающего магистраль от коллектора в бассейн (того, который на фото с чёрной ручкой), то вода из бассейна под влияние атмосферного давления благополучно сливалась на землю. К моему приезду уровень в бассейне понизился на полметра! Тут уж поневоле внесёшь необходимые дополнения в систему. Опыт – сын ошибок трудных.

Ну вот, после сборки коллектора, - приступил к его непосредственным испытаниям и эксплуатации. Измерение проводил специальным термометром, позволяющим измерять температуры до 100 градусов и выше. В солнечные дни вода на выходе имела температуру, которую не выдержит рука!

Замеры воды в бассейне (на его дне) делал в 16.00 по московскому времени. При этом замерял температуру сначала у наружного воздуха, а потом сразу же измерял температуру воды на дне бассейна. Отмечу, что насос «Джилекс – Дренажник» качал воду в эти первые дни после изготовления коллектора всего лишь по 4-5 часов в день. И в один день, когда насос работал около 7-8 часов – добился результата: температура воды в бассейне поднялась до 32-х градусов! Естественно, слишком тёплая вода мне ни к чему. Поэтому в дальнейшем я включал коллектор в работу для поддержания температуры постоянно в районе +27 градусов по Цельсию. Немаловажным плюсом является то, что при подогреве воды через коллектор – постоянно происходит перемешивание воды и её обогащение кислородом (в воде фактически действует течение).





Таким образом – я воплотил в жизнь своё желание: иметь достаточно комфортную и тёплую воду в бассейне. Может мой опыт кому-то тоже поможет.
А вот фотографии моего банно-плавательного комплекса на даче:





 
 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

солнце

Эксплуатация солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Практические испытания солнечных батарей...

Самодельная солнечная батарея

Самодельные солнечные батареи | Среда, 1 Февраля 2012

Начинаю свой проект по...

Солнечные батареи и аккумуляторы

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

На первых спутниках Земли...

Солнечную батарею сделать своими руками

Самодельные солнечные батареи | Понедельник, 6 Февраля 2012

Солнечные батареи своими руками...

Инвертор

Самодельные солнечные батареи | Вторник, 4 Января 2011

   Инвертор превращает постоянный ток...

Угол наклона солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Суббота, 12 Февраля 2011

Солнце двигается по небу...

ветер

Ветроустановка своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Евгений ВасильевичЯ сделал...

5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 4)

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 20 Марта 2012

Предыдущая часть здесьСхема проводки простая...

Самодельный ветрогенератор

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 4 Января 2011

Хочу предложить читателям интересное на...

Ветрогенератор своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Ветрогенератор роторного типа. Мощностью до...

Ветроустановка 3.1м

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Данная установка планировалась как...

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Бурлака Виктор Афанасьевич.Самодельный ветряк. Я...