Kolektor słoneczny z plastikowych butelek: instrukcja krok po kroku montażu urządzenia solarnego

Pojęcie energii alternatywnej dla wielu właścicieli domów prywatnych i daczy kojarzy się z drogimi panelami słonecznymi, wiatrakami czy pompami ciepła. Nikt nawet nie podejrzewa, że w ciągu zaledwie kilku godzin za grosze można zbudować kolektor słoneczny z plastikowych butelek, aby zaopatrywać się w ciepłą wodę przez cały ciepły sezon.

Opowiemy, jak z odpadów zrobić efektywny system przygotowania wody sanitarnej. W zaprezentowanym przez nas artykule znajdą Państwo szczegółowy opis konstrukcji i sposobów wykonania systemów, których działanie zostało sprawdzone w praktyce. Dzięki naszym zaleceniom bez kłopotu zmontują Państwo przydatne w gospodarstwie urządzenie.

Specyfika zastosowania kolektorów słonecznych

Główna różnica kolektora słonecznego od różnego typu generujących ciepło heliosystemów polega na cykliczności pracy. Innymi słowy – przy braku słońca nie będzie żadnej energii cieplnej.

Oczywiście, w ciemnej porze doby wydajność autonomicznego CWU z kolektorem słonecznym spada do zera. Produkcja ciepła przez kolektor słoneczny jest określana długością dnia świetlnego, która zależy od szerokości geograficznej i pory roku.

Samodzielny kolektor słoneczny pozwoli rozwiązać nie tylko kwestię zaopatrzenia w ciepłą wodę domu niepodłączonego do sieci centralnych, ale i problemy ogrzewania

Cechy klimatyczne okolicy również wywierają zauważalny wpływ na poziom wydajności kolektora słonecznego. Jeśli okolica charakteryzuje się częstymi mgłami lub słońce często chowa się za chmurami, to wydajność heliokolektora znacznie spada.

Jednak i w tym przypadku kolektor słoneczny do ogrzewania i/lub podgrzewania wody pozostaje efektywny, dzięki zdolności wychwytywania nawet rozproszonych promieni.

Cechy konstrukcyjne i zasada działania

Głównym elementem standardowej wersji kolektora słonecznego jest absorber w postaci miedzianej płyty z rurką. Płyta szybko nagrzewa się pod wpływem promieni słonecznych, przekazując ciepło rurce i znajdującej się w niej cieczy. Dzięki swobodnej lub wymuszonej cyrkulacji uzyskane ciepło jest następnie transportowane do całego systemu.

Pod wpływem promieni słonecznych następuje nagrzewanie miedzianej płyty, od której ciepło jest przekazywane znajdującemu się w rurce nośnikowi ciepła

Aby zwiększyć wydajność absorbera, należy nadać mu niezbędne właściwości fizyczne. Przede wszystkim należy zwiększyć zdolność pochłaniania absorbera i zminimalizować odbicie promieni słonecznych. Najprostszym rozwiązaniem jest nałożenie na absorber czarnej farby.

Aby zwiększyć wydajność absorbera, należy przykryć go przezroczystym szkłem. Zwykłe szkło odbija część promieni słonecznych.

Najlepiej zastosować specjalne szkło o niskiej zawartości żelaza lub zastosować powłokę antyrefleksyjną. Aby uniknąć zabrudzenia szkła, obudowa kolektora słonecznego powinna być szczelna.

Pomimo wielu sposobów na poprawę działania i zwiększenie wydajności kolektora słonecznego, z powodu niedoskonałości konstrukcji wskaźnik ten jest daleki od ideału. Biorąc pod uwagę zasadę działania kolektora słonecznego i metody zwiększania jego wydajności, spróbujmy stworzyć prymitywny i niedrogi model z dostępnych materiałów.

Montaż agregatu z materiałów podręcznych

Oprócz niskiego kosztu i prostoty montażu, wariant z plastikowych butelek różni się od standardowych urządzeń solarnych tym, że płaskie kolektory słoneczne działają słabo w godzinach porannych i wieczornych.

Wypukły kształt butelek zapewnia niemal pionowe przenikanie promieni nawet podczas zachodu i wschodu słońca, zapewniając tym samym wydajność urządzenia zarówno w godzinach porannych, jak i wieczornych.

Dzięki wypukłemu kształtowi plastikowych butelek urządzenie nawet w pozycji poziomej jest w stanie wychwytywać promienie wschodzącego i zachodzącego słońca

Istnieje kilka charakterystycznych sposobów budowy dobrze działającego systemu uzyskiwania gorącej wody z plastikowych butelek:

• Kolektor słoneczny pełni rolę zbiornika magazynującego, w którym woda jest podgrzewana, a następnie spuszczana;
• Kolektor słoneczny jest połączony ze zbiornikiem magazynującym, zapewniając podgrzewanie wody i jej naturalną cyrkulację;
• Plastikowe butelki kolektora pełnią rolę zbiornika na wodę;
• Plastikowe butelki pełnią rolę szczelnych pojemników do zatrzymywania ciepła.

Kolektory słoneczne mogą również różnić się cechami konstrukcyjnymi. Przede wszystkim wiąże się to zarówno ze sposobem mocowania butelek, jak i sposobem ich rozmieszczenia.

Wariant z akumulacją podgrzanej wody

Do wykonania kolektora słonecznego potrzebna będzie rura polipropylenowa o średnicy 50 mm, do której zostaną podłączone plastikowe butelki, których liczba jest określona przez średnicę rury. Do szablonu wzięto 15 plastikowych butelek, zatem pojemność robocza kolektora słonecznego wyniosła 30 litrów.

Połączenia butelek z rurą propylenową są smarowane silikonowym uszczelniaczem, zapobiegając wyciekowi wody

Aby połączyć butelki w jeden system, w rurze propylenowej przeznaczonej do ciepłej wody użytkowej, należy wywiercić otwory. Idealnym rozwiązaniem było użycie wiertła piórkowego do drewna o średnicy 26 mm.

Przy takich wymiarach zapewniona jest maksymalna gęstość połączenia, a butelka jest wkręcana z siłą w otwór po swoim gwincie. Aby zapewnić maksymalne uszczelnienie, złącza można posmarować silikonowym uszczelniaczem, ale lepiej użyć kleju termotopliwego.

Aby uzyskać efekt naczyń połączonych, w górnej części każdej butelki należy zrobić otwory o średnicy około 2 mm.

Po podłączeniu butelek z jednej strony rury wcina się złączkę, która później zostanie połączona z wodociągiem w celu doprowadzenia wody. Z drugiej strony należy wciąć kran, przez który będzie spływać podgrzana woda do zbiornika magazynującego.

Jednak pod ciężarem napełnionej wody takie urządzenie do użytku domowego wykorzystujące energię słoneczną może stracić swoją integralność. Dlatego warto wykonać skrzynię. Do jej wykonania potrzebna będzie deska o szerokości 150 mm.

Aby zwiększyć wydajność kolektora słonecznego, na dno skrzyni można położyć styropian lub piankę polistyrenową o grubości 50 mm i przykryć folią.

Po zamontowaniu kolektora słonecznego w miejscu jego dalszej eksploatacji plastikowe butelki należy pomalować na czarno w celu skuteczniejszego pochłaniania promieni słonecznych.

Podczas malowania na czarno wzrasta zdolność absorpcyjna plastiku i zwiększa się efektywność podgrzewania wody

Farbę lepiej użyć matową i nanosić przez rozpylanie z aerozolu. Pozostaje przykryć skrzynię szkłem, zwiększając tym samym jej szczelność, i podłączyć ją do systemu doprowadzania zimnej wody oraz systemu odprowadzania przygotowanej do użycia ciepłej wody do zbiornika magazynującego.

Z doświadczenia praktycznego wiadomo, że plastik źle znosi działanie wysokich temperatur, które prowadzą do jego deformacji. W słoneczne dni temperatura podgrzewanej wody może przekroczyć 65 stopni, co doprowadzi do deformacji plastiku.

W związku z tym lepiej zrezygnować z dodatkowego uszczelnienia skrzyni za pomocą szkła w ogóle, albo używać go wyłącznie w pochmurną pogodę.

Sposób z cyrkulacją podgrzewanej wody

System urządzenia kolektora słonecznego jest podobny do pierwszego wariantu, ale posiada szereg różnic konstrukcyjnych.

Do stworzenia kolektora potrzebne będą następujące narzędzia i materiały:

• Rura PCV o średnicy 20 mm z kolankami i trójnikami;
• Obcinak rolkowy do rur;
• Noże do fazowania;
• Primer (środek czyszczący);
• Plastikowe butelki;
• Kartony po mleku lub soku (tetrapaki);
• Nóż biurowy;
• Karton;
• Matowa farba termoodporna w kolorze czarnym;
• Zbiornik akumulacyjny.

Do montażu potrzebna będzie rura PCV o średnicy 20 mm. Poziomą część rury należy przeciąć na odcinki, do których za pomocą zgrzewania na zimno zostaną przymocowane kolanka i trójniki. Dolna część kolektora słonecznego będzie wyglądać dokładnie tak samo. W efekcie końcowym otrzymamy zamknięty system, ale po kolei.

Specyfika klejenia rur PVC

Aby uzyskać wysokiej jakości cięcie, lepiej użyć obcinaka rolkowego do rur, wyposażonego w rolki. Po przecięciu z wewnętrznej strony rury należy zdjąć fazę, używając specjalnych noży do fazowania.

Po zmierzeniu głębokości trójników i kolanek należy na czole przyłączanej rury umieścić znacznik i pokryć primerem (środkiem czyszczącym) końce rur oraz złączki.

Dzięki płynnemu przesuwaniu części tnącej, obcinak rolkowy pozwala uniknąć deformacji przekroju i powstawania zadziorów na krawędzi podczas cięcia.

Następnym krokiem będzie nałożenie i rozprowadzenie kleju na zewnętrznej części rury oraz wewnętrznej części złączki. Klej należy nakładać pędzlem, przy czym jego rozmiar powinien być mniejszy niż średnica rur. Pozostaje włożyć rurę do przygotowanego trójnika lub kolanka i obrócić o ćwierć obrotu, aby równomiernie rozprowadzić klej.

Należy pamiętać, że prace związane z wklejaniem jednego kolanka lub trójnika muszą być wykonane nie dłużej niż w 30 sekund. Po zamocowaniu należy usunąć pozostałości kleju.

Kolejność wykonania kolektora słonecznego

Po przygotowaniu górnej rury i połączeniu z nią rur pionowych można przystąpić do przygotowania butelek plastikowych. W przedstawionym modelu kolektora słonecznego znajdują się 4 rury pionowe o długości 105 cm; na tej długości rury można umieścić 5 plastikowych butelek. Oznacza to, że do montażu kolektora potrzeba 20 identycznych plastikowych butelek.

Z każdej butelki należy usunąć dno. W tym celu należy wykonać prosty szablon ze zwiniętego w rulon kawałka kartonu o długości 30 cm. Korzystając z szablonu i noża biurowego, usuwamy dna butelek. Po przygotowaniu butelek można przystąpić do wykonania absorbera, który będzie pochłaniać energię słoneczną.

Zastosowanie prostego szablonu z kartonu umożliwia szybkie przeprowadzenie cięcia i uzyskanie butelek jednakowego rozmiaru

Jako absorber używamy zużytych kartonów po sokach lub mleku (tetrapaki). Należy je przeciąć, dokładnie umyć i wysuszyć. Aby poprawić ich zdolność absorpcyjną, należy nałożyć czarną matową farbę. Najprościej to zrobić, używając farby w sprayu metodą rozpylania aerozolowego.

Sekwencyjne nawlekanie plastikowych butelek umożliwia łatwe umieszczanie w nich złożonych kartonów (tetrapaków).

Po przygotowaniu butelek i kartonów (tetrapaków) można przystąpić do montażu urządzenia słonecznego. Najpierw na pionową rurkę należy nawlec plastikową butelkę szyjką do przodu i włożyć do niej karton (tetrapak). W podobny sposób nawleka się wszystkie butelki na pionowe rurki, które następnie należy połączyć z trójnikami i kolankami dolnej rury, analogicznej do górnej.

Aby nadać sztywność wykonanemu kolektorowi słonecznemu, należy wykonać dla niego podporę.

Zwykła drewniana płyta nadaje konstrukcji sztywność i umożliwia łatwe przenoszenie kolektora słonecznego do miejsca jego użytkowania.

Można, podobnie jak w pierwszym przypadku, umieścić kolektor w drewnianej skrzyni, ale nie ma już potrzeby go ocieplać. Ponieważ każda z plastikowych butelek stanowi swego rodzaju mały ocieplony zbiornik, który nagrzewając się od wewnątrz, przekazuje ciepło wodzie krążącej w rurkach.

Specyfika umiejscowienia i podłączenia

Aby uzyskać maksymalną możliwą absorpcję promieni słonecznych, kolektor należy skierować na południe. Wystarczy niewielki kąt nachylenia 10-15 stopni, aby kolektor działał efektywnie praktycznie przy każdym położeniu słońca.

Dolną część rury należy podłączyć do dolnej części zbiornika akumulacyjnego, a górną – mniej więcej do jego środkowej części. Zimna woda z pojemnika polimerowego będzie przepływać dolną rurą do kolektora, gdzie zostanie podgrzana i uniesie się górną rurką do zbiornika.

W ten sposób będzie zachodziła naturalna cyrkulacja wody w domowym systemie. Aby zapewnić wysoką intensywność cyrkulacji wody, zbiornik powinien być umieszczony nieco powyżej kolektora słonecznego w odległości co najmniej 0,3 m od niego.

Przy prawidłowym połączeniu kolektora słonecznego ze zbiornikiem akumulacyjnym zapewniona jest naturalna cyrkulacja wody.

Należy wziąć pod uwagę, że przy dopływie zimnej wody do zbiornika z systemu wodociągowego następuje jej aktywne mieszanie, co obniża efektywność pracy kolektora. Można tego uniknąć, wyposażając wlot do zbiornika w reduktor turbulentny, który stanowi zatkaną rurkę z wieloma otworami.

Woda przez reduktor przepływa płynnie, co pozwala zimnej wodzie pozostawać w dolnych warstwach, skąd następuje jej pobór do kolektora słonecznego.

Zastosowanie reduktora turbulentnego pomaga uniknąć mieszania zimnej i ciepłej wody w zbiorniku akumulacyjnym.

Oczywiście, że kolektor słoneczny zapewnia podgrzewanie wody tylko w ciągu dnia przy słonecznej pogodzie. Dlatego ważne jest, aby zachować ciepłą wodę do użytku w ciągu dnia i wieczorem. W tym celu konieczne jest ocieplenie zbiornika akumulacyjnego.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo 1. Tak powstały pierwsze heliosystemy z plastikowych butelek:

Wideo 2. Praktycznie darmowe urządzenie do podgrzewania wody w działaniu:

Kolektor słoneczny z plastikowych pojemników na napoje – tanie rozwiązanie do uzyskania ciepłej wody. Jednak na wypadek długotrwałej niepogody, szczególnie wiosną i jesienią, wskazane jest zamontowanie grzałki w zbiorniku akumulacyjnym. W tym przypadku kolektor słoneczny stanie się częścią pełnowartościowego systemu, pozwalającego przy sprzyjających warunkach oszczędzać środki.

Proszę opowiedzieć o swoim doświadczeniu w budowie domowego heliosystemu z plastikowych butelek. Niewykluczone, że w Państwa arsenale znajdują się informacje i warianty konstrukcji, które mogą przydać się odwiedzającym stronę. Proszę pisać komentarze w poniższym formularzu, zadawać pytania, dzielić się zdjęciami i przydatnymi informacjami.