Самодельные солнечные водонагреватели | CONICET
После кризиса 2001 года в Аргентине группа исследователей во главе с Густаво Сан Хуаном, младшим научным сотрудником CONICET, директором Института исследований и политики искусственной среды (IIPAC, UNLP) и Лаборатории моделей и дизайна окружающей среды (LAMbDA -λ), принято решение о разработке базовых устройств для наиболее незащищенных слоев населения.
«В 2003 году, после создания LAMBDA-λ, Элиас Розенфельд и я решили заняться исследованием и разработкой компонентов и солнечные системы для социальных секторов с низкими доходами», — комментирует исследователь.
Они разработали солнечный водонагреватель , который можно изготовить из традиционных материалов , которые легко найти в любом хозяйственном магазине. Его можно построить за одно утро с помощью инструкций, приведенных в руководстве по простой технологии , разработанном исследовательской группой.
Устройство нагревает до 80 литров в сутки и стоит треть стоимости коммерческого водонагревателя, работающего на газе. Хотя солнечные водонагреватели не так эффективны, как коммерческие, они экономичная альтернатива для обеспечения семьи горячей водой.
«Это недорогие и базовые технологии солнечные нагреватели; и это ключевой момент: их может произвести любой, и нет необходимости тратить 12 000 или 15 000 песо, что является ценой водонагревателя на рынке», — утверждает исследователь. Эти солнечные коллекторы могут обеспечить семью из четырех или пяти человек горячей водой, которая будет использоваться для личной гигиены, стирки и уборки дома, но не для потребления человеком.
В 1977 году, когда была создана рабочая группа, они решили сосредоточить свои исследования на применении солнечной энергии не только из-за ее экологических преимуществ, но и для улучшения качества жизни людей.
«На сегодняшний день мы произвели более 1500 водонагревателей в разных частях страны, особенно в пригороде города Ла-Плата, Буэнос-Айрес.
Мы все делали вместе с народом; мы используем традиционные материалы и нет необходимости сваривать или выполнять специальные процедуры. Со временем мы поняли, что необходимо передавать эти знания, поэтому разработали очень простые инструкции. Утром мы обучаем людей, а днем строим коллектор», — добавляет исследователь.
Поскольку это очень простой процесс, которому можно научиться за одно утро, люди могут повторять его и создавать необходимое количество коллекторов для себя и своих родственников.
Предприятия будущего
Хотя водонагреватели можно построить из элементов, доступных в любом хозяйственном магазине, ученые работают над разработкой матриц для массового производства, чтобы еще больше снизить затраты.
В настоящее время используются промышленные полиэтиленовые детали, но «в будущем производство наших собственных матриц и деталей позволит частично индустриализировать систему. Так как мы работаем с несколькими кооперативами, это возможность начать какой-то тип малых предприятия », — комментирует Сан-Хуан.
Солнечный поглотитель изготовлен из черных кусков полиэтилена и трубок, тогда как резервуары для хранения сделаны из переработанных материалов , иногда пожертвованных частными компаниями или собранных из разных мест. Но разработка собственных деталей позволит исследователям оптимизировать компоненты и вставки, такие как трубы или шунты, в одном и том же резервуаре.
Это означает, что с новыми деталями потребность в прокалывании, приклеивании или шурупах уменьшится, и для их изготовления потребуется меньше шагов и процессов. «Если компонентов будет меньше и они будут производиться серийно, то будет 9 штук.0003 дешевле и проще сконструировать нагреватель , при этом повысив тепловую эффективность системы», — добавляет ученый.
Другим фактором, который следует учитывать, является площадь, в которой будет использоваться водонагреватель. Работа отличается в зависимости от погоды и солнечной экспозиции, среди других переменных окружающей среды.
«Наша разработка стандартизирована для умеренного климата со средним солнечным излучением , что соответствует центральной части Аргентины. Мы построили несколько солнечных водонагревателей в провинции Сальта, и, несмотря на то, что они приняты обществом, там так много солнечного излучения, что некоторые из них вышли из строя. Вода была очень горячей, но ее необходимо было затенять — например, затеняющей тканью — чтобы не нагревать куски, которые разрушаются от температуры. Это малоэффективные системы: например, в Ушуайе они не будут сильно греть [из-за малой солнечной экспозиции], а в таких районах, как Сальта, некоторые материалы могут выйти из строя из-за максимального излучения. Однако в районах с умеренным климатом это работает очень хорошо», — заключает исследователь.
Рабочая группа:
— Густаво Сан Хуан. Ассоциированный исследователь. ИИПАК.
– Карлос Дисколи. Независимый исследователь. ИИПАК.
– Грасиела Вьегас.
Помощник исследователя. ИИПАК.
– Виктория Баррос. Исследователь и экстрасенс. UNLP.
Солнечный коллектор горячей воды — ByExample.com
В прошлый День Благодарения моя сестра впервые приехала в Аризону, чтобы посетить мой новый дом. Я с нетерпением ждал возможности продемонстрировать нашу самодельную систему нагрева горячей воды и угостить Кэролайн освежающим солнечным душем. Ну, примерно за день до того, как она должна была прибыть, у нас внезапно и рано замерзли ночью. Мы проснулись и обнаружили, что коллектор вышел из строя из-за лопнувшей трубы. На практике это означало отсутствие горячей воды.
Наши недельные каникулы на День Благодарения теперь будут посвящены строительству новой и более эффективной системы горячего водоснабжения, которая лучше выдерживает низкие температуры. Кэролайн работала с нами всю неделю, но, к сожалению, мы не закончили работу до ее отъезда, и она еще не успела насладиться солнечным душем.
На этой диаграмме показано, что мы собираемся построить.
Начало работы
Нашим первым шагом было приобретение б/у водонагревателя. Итак, Кэролайн и я опустошили заднюю часть фургона и направились в магазин Порфи. У Порфи было около 10 танков на выбор. Все они были снаружи и выглядели как-то потрепанными, но он клялся, что все они работают и ни в одном из них не было утечек. Мы потратили около 20 долларов на меньший резервуар, загрузили его и отвезли домой, чтобы посмотреть, будет ли он работать.
Подготовка бака
Вернувшись домой, мы сняли внешний корпус и изоляцию и открыли металлический бак. Далее необходимо было демонтировать все старые фитинги. Эта задача была на самом деле довольно сложной, потому что многие резьбы труб застряли после многих лет ржавчины, когда были открыты элементы. Еще одна проблема, с которой мы столкнулись при использовании старого резервуара, заключалась в скоплении осадка на дне резервуара. Осадок высыхал и затвердевал на дне резервуара, и его было трудно удалить, хотя это было успешно сделано путем перекатывания и раскачивания резервуара взад-вперед.
После снятия и очистки бак был тщательно отшлифован, а затем окрашен распылением в черный цвет. Мы наносим несколько слоев аэрозольной краски, чтобы обеспечить максимальное покрытие. Аэрозольная краска была необходима для защиты металлического резервуара от воздействия влаги и для увеличения поглощения тепла резервуаром. Затем были закреплены соответствующие фитинги и заглушены дополнительные отверстия. Имеются 2 штуцера для шланга, клапан сброса давления и сливной патрубок.
Изготовление и изоляция коллекторной коробки
После работы над баком мы построили коллекторную коробку. Наши измерения были рассчитаны с учетом размера стекла, размера нашего резервуара и нашего желания оптимального солнечного воздействия. Основываясь на траектории движения солнца, мы определили, что наилучший угол наклона стекла составляет 20˚. После того, как каркас был построен, мы прикрепили фанерные панели к внутренней части конструкции.
Затем куски переработанного пенополистирола были вырезаны и вставлены в рамную конструкцию, чтобы они служили изоляцией. Мы также добавили дополнительный слой картона помимо пенополистирола, чтобы еще больше увеличить изоляцию. Мы сохраняем пенополистирол, упаковку арахиса и пузырчатую пленку для переработки в качестве изоляции — мы любим материалы, которые вам не нужно покупать! Мы также узнали, что изоляция является ключом к сохранению тепла.
После изоляции мы покрасили наружную обшивку и прикрепили ее к внешней стороне каркаса. Коллекторная коробка, по сути, представляет собой фанерную коробку внутри большей фанерной коробки со слоем пенополистирола в качестве изоляции между ними.
Опоры резервуаров и остекление
Перед установкой бака мы вырезали 2х4, чтобы соответствовать изгибу бака, и прочно закрепили их в коллекторной коробке. Эти опоры были рассчитаны на то, чтобы удерживать танк и выдерживать значительный вес.
Для остекления коллектора мы использовали переработанную раздвижную стеклянную дверь. Наше остекление является одинарным, однако предпочтение отдается двойному остеклению из-за его превосходных изоляционных свойств.
Установка резервуара
После сборки и большей части покраски коробки устанавливаем готовый бак на место.
Затем водопровод и обратка были присоединены от дома в накопительный бак коллектора. Холодная вода поступает в бак из водопроводной системы прицепа. Солнце падает на резервуар для хранения воды и нагревает воду. Горячая вода всплывает наверх, а самая холодная вода остается на дне бака. Шланг, идущий от верхней части бака, подает самую горячую воду в дом. Позже к клапану TPR был присоединен переливной шланг для отвода избыточного давления из коллектора.
Мы покрыли внутреннюю часть изоляцией Reflectix, чтобы направить максимум света на резервуар и дополнительно изолировать коробку. Поскольку рефлектикс обладает отражающими свойствами, солнце направлено на дно и заднюю часть резервуара, которые обычно находятся в тени.
Мы также обклеили верхний край коробки пенопластовой изоляционной лентой, прежде чем ставить стекло на место.
Когда все детали на месте, а Кэролайн давно нет, мы проверили коллектор. Наш первый полный день солнечного света произвел горячую воду, и мы вернулись в дело. Этот самый коллектор прослужил нам всю зиму и работает до сих пор. На ночь мы стали накрывать коллектор спальной спинкой, чтобы уменьшить потери тепла, хотя горячая вода по зимним утрам была редкостью. С большинством труб внутри коллектора у нас больше не было замерзших или лопнувших труб. Весной мы столкнулись с новыми и разными проблемами. С более длительным и интенсивным пребыванием на солнце наш самодельный водонагреватель стал почти слишком эффективным. Температура воды в разгар дня кипит, а шланги из ХПВХ, используемые для забора и отвода воды, лопнули от жары и давления! Пришли к выводу, что нужны будут металлические трубы, а также система защиты от ожогов.
В целом мы довольны работой этого коллектора.
Я думаю, что он стоит немного больше, чем первый, но он намного эффективнее. Я бы порекомендовал его как отличный источник горячей воды или как дополнение к обычным системам водяного отопления.
Это не значит, что в экспериментах с горячей водой нет проблем! Наш самодельный коллектор находится в постоянном ремонте и доработке.
Солнечные системы горячего водоснабжения
Чтобы узнать больше о большом разнообразии систем водяного отопления, просмотрите следующие иллюстрации:
Плоский коллектор без дополнений
Дополнение к обычному водонагревателю
Система с безрезервуарным водонагревателем по требованию
Система горячего водоснабжения с теплообменником
Резервуар и коллектор на крыше
Чердачный резервуар и коллектор на крыше
Больше проектов по производству солнечной горячей воды своими руками
- Плоский солнечный водонагреватель своими руками
- Для получения информации о том, как построить свой собственный плоский солнечный коллектор для воды, прочитайте о нашем первом эксперименте с солнечной горячей водой.
Плоские водонагреватели отлично работают летом… но наши не выдержали заморозков. - Домашний солнечный душ
- После того, как наш водонагреватель был готов, мы построили открытый солнечный душ прямо рядом с коллектором. Мы опубликовали серию фотографий, на которых показано, как мы построили наш солнечный душ.
- Модернизация солнечного коллектора горячей воды
- С момента первоначальной постройки нашей солнечной системы нагрева горячей воды мы внесли несколько изменений для улучшения ее функциональности. Нашей самой большой задачей было спроектировать коллектор для работы при экстремальных температурах пустынного климата.
Плоские водонагреватели отлично работают летом… но наши не выдержали заморозков.Книги по солнечным водонагревателям
Следующие книги предлагают больше информации о солнечных системах нагрева воды. Схемы различных самодельных солнечных водонагревателей включены в книгу How to Build a Solar Hot Water System , опубликованную Sunny Future Press. У моего отца есть копия «Как построить солнечную систему горячего водоснабжения»
Чтобы выбрать больший выбор книг, посетите книжный магазин ByExample.com. Мы предлагаем множество книг по темам, связанным с автономной жизнью, домашним хозяйством и устойчивостью.
Проточные водонагреватели для солнечных систем горячего водоснабжения
Проточные водонагреватели отлично дополняют солнечные системы горячего водоснабжения и обеспечивают горячую воду даже в пасмурные дни. Подключенный к самодельной солнечной системе нагрева воды, безрезервуарный водонагреватель будет повышать температуру воды (при необходимости) до идеальной температуры, прежде чем она будет доставлена в кран. Безрезервуарные водонагреватели используют пропан или природный газ для мгновенного нагрева воды, но делают это только тогда, когда в доме включена горячая вода, и нагревают только воду, которую собираются использовать. Если солнце достаточно нагрело солнечный водонагреватель в дополненной системе, то безбаковому водонагревателю нет необходимости даже включаться.
Даже если вы не используете солнечную систему нагрева воды, безрезервуарный водонагреватель может помочь вам уменьшить углеродный след и выступить против глобального потепления. |
