Эта гелиосистема была сконструирована болгарским инженером С. Станиловым и публиковалась в журналах «Направи сам» (НРБ) и «Моделист-Конструктор» (1989, №10). В конструкцию гелиосистемы входят (рис. 2.10):

♦ солнечный коллектор, состоящий из двух одинаковых блоков (при необходимости количество блоков можно увеличить);

♦ накопитель горячей воды;

♦ аванкамера.

«Горячая» труба солнечного коллектора

Поплавковый клапан аванкамеры

-Дренажная труба накопителя

Трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере

Вентиль для залива системы

Рис. 2.10. Г? лиосистема в сборе

Аванкамера( Дренажная труба аванкамеры Труба подпитки накопителя

Теплоизоляционный короб накопителя Труба ввода холодной воды Труба подвода холодной воды к смесителям Труба подвода горячей воды к смесителям Труба для подвода горячей воды к накопителю Солнечные коллекторы

При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных принципов. Так, например, для самого нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в зам­кнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не спо­собную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки.

А в гидравлической системе служит термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева.

Следует также отметить, что при разработке учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: в установке «уловлен­ная» солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулиру­ется и сохраняется длительное время.

Все составные элементы водонагревателя должны быть доступны для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.

Рассмотрим принципы работы гелиосистемы (рис. 2.11 и рис. 2.12).

Подвод горячей воды к смесителям

Рис. 2.11. Гидравлическая схема гелиосистемы

Дренажная труба накопителя^ Дренажная труба аванкамеры

Заборная труба для
выхода горячей воды _
из накопителя"

«Горячая» труба _ солнечного коллектора’

Поплавковый клапан аванкамеры

— Аванкамера

_ Труба подвода холодной воды к аванкамере

_ Трубопровод подпитки накопителя

Водопроводный ’ ввод _ Подвод холодной ~ воды к смесителям

Соединительная муфта

Рама (стальной уголок) Защитное стекло

Приемная труба радиатора

Дно (оргалит толщиной 5 мм)

Стенки короба’ коллектора (доска сечением 120×25 мм) Стальная накладка (полоса сечением 2,5×20 мм)

Теплоотражатель (оцинкованное кровельное железо или белая жесть) Теплоизолятор (пенопласт, стекло — или шлаковата) Усиление днища (деревянный брусок сечением 30×50 мм)

Коллектор — это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб:

♦ для подводящей и отводной используются водопроводные тру­бы на 1 или на 3/4 дюйма;

♦ для решетки — тонкостенные трубы меньшего диаметра, напри­мер, труба 016×1,5 мм. Всего для одной решетки требуются 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб коллектора — деревянный, собран из досок толщиной 25—30 мм и шириной 120 мм. Днище короба — из фанеры или же оргалита, оно усилено рейками сечением 30×50 мм. Короб рекомен­дуется тщательно теплоизолировать!

Сделать это можно с помощью упаковочного или строительного пенопласта: он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, и сверху укла­дывается радиатор. Закрепляется радиатор в коробе хомутами из стальной полосы.

Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашива­ются черной матовой краской.

Совет.

Покровное стекло желательно герметизировать, с тем, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем, чтобы уменьшить потери на теплоизлучение.

Все соединения — как сварные, так и резьбовые — должны быть строго герметичными. Соединение труб — стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с герметизацией пенькой и краской.

Накопителем теплоносителя может служить бак емкостью 200— 300 л. В принципе для этой цели годится и любая подходящая бочка.

В

Совет.

Если невозможно подобрать емкость нужной вместимости, исполь­зуйте две-три, соединив их с помощью труб в единую систему.

Накопитель также желательно теплоизолировать. Идеальным вари­антом будет размещение емкости (или емкостей) в дощатом или же фанерном коробе с заполнением межстеночного пространства любым теплоизолятором — строительным пенопластом, шлаковатой, сухими
опилками или даже рубленой соломой или сеном. С той же целью саму бочку (или бочки) желательно окрасить изнутри и снаружи серебрян­кой. Ею же следует окрасить короб и снаружи.

Аванкамера предназначена для создания в гидросистеме постоян­ного, не слишком высокого давления — 800… 1000 мм водного столба.

Н

Примечание.

Если провести аналогию с системой охлаждения автомобиля, то можно сказать, что аванкамера играет здесь роль расширитель­ного бачка.

Изготовить ее можно из любого подходящего сосуда емко­стью 30—40 л, например, большого бидона или даже алюминиевой кастрюли той же вместимости. Аванкамера оснащается подпиты­вающим устройством, позволяющим ей работать в автоматическом режиме.

Его основа — поплавковый клапан, который применяется в быту для сливных бачков: его можно приобрести в магазинах сантехниче­ских изделий.

Сборка гелиосистемы начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамере. Масса запол­ненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака.

Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким обра­зом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8—1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45° к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагрева­теля в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: «дюймо­вые» и «полудюймовые». С помощью последних монтируется высоко­напорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а также вывод нагретой воды из накопителя: «дюймовые» используются для низконапорной части нагревателя.

Примечание.

Следует отметить, что работоспособность системы в значи­тельной степени зависит от ее герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно.

Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать — например, с помощью поролона и полиэтиле­новой ленты, которой полосы поролона прибинтовываются к трубе. Завершив эту операцию, лучше покрыть «забинтованную трубу сере­брянкой.

Заполнение системы водой осуществляется через дренажные вен­тили в нижней части радиаторов — в этом случае будет гарантия от появления в системе воздушных пробок. Процесс заполнения закан­чивается, когда из дренажной трубы аванкамеры польется вода.

Теперь подсоединяем аванкамеру к водопроводному вводу и открываем расходный вентиль. При этом уровень воды в аванкамере начнет снижаться до тех пор, пока не сработает поплавковый клапан. Подгибая держатель поплавка, можно добиться оптимального уровня воды в аванкамере.

После заполнения системы водой радиаторы тут же начнут нагре­вать ее — это происходит даже в облачную погоду. Теплая вода станет подниматься вверх, заполняя собой накопитель и вытесняя при этом холодную, которая поступит в радиатор.

Процесс происходив непрерывно — до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, поступающей из радиатора. При расходовании воды из накопителя уровень ее в аванкамере понизится; тогда сработает поплавковый кла­пан и дольет воду в аванкамеру.

Холодная вода из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопи­тельной емкости, поэтому перемешивания воды практически не про­исходит. Теплая же вода забирается из самой верхней части накопи­теля.

Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице меньше, чем температура нагретой воды, солнечный водонагрева­тель с помощью радиатора начнет отапливать улицу — термосифон­ный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении.

Совет.

В гидросистеме должен быть предусмотрен вентиль, препятству­ющий обратной циркуляции воды из радиаторов в накопитель, который имеет смысл перекрывать в вечернее и ночное время.

Подводку воды к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя: в солнечную погоду температура воды может достигать 80°, и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае если производительность солнечного водонагревателя не устраивает, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструк­ция установки вполне позволяет сделать это.