Спершу була енергетична криза та шалене подорожчання газу, потім війна – все це серйозно підкосило як енергосистему України, так і звичні моделі енергоспоживання в нашій країні. Тепер, і ще як мінімум на кілька років уперед, для України стає вкрай важливою т.зв. мікроенергетика, тобто здатність споживачів енергії самостійно покривати хоча б частину свого енергоспоживання за рахунок альтернативних та доступних джерел.
Можливостей тут безліч – від сонячних панелей на дахах та у вікнах до переробки побутового сміття у синтез-газ, а відходів пластмаси та автомобільних шин – у паливні вуглецеві брикети. Саме до цієї категорії, тобто до проектів мікроенергетики, які можна зробити своїми руками або налагодити виробництво на найпростіших підприємствах, відносяться сонячні водонагрівачі.
Аномальна спека накриває Україну вже не перший рік поспіль, і зрозуміло, що такий клімат тепер надовго з нами. Але пекуче сонце – це ще й дармова енергія, і використовувати її можна не лише за допомогою досить дорогих імпортних сонячних батарей. Інші пристосування, що використовують сонячне світло, дуже прості і дешеві, так що сонячний водонагрівач можна змонтувати і самостійно. Або налагодити їх випуск практично на будь-якому підприємстві, де є люди, які вміють працювати із залізом, та мінімальний набір обладнання.
Потужність сонячного випромінювання дуже висока - в ясний день вона становить більше 1 кВт на 1 квадратний метр. Багато це чи мало? Стандартна потужність ТЕHa (трубчастого електронагрівача) ємнісного бойлера - 2,2 кВт, він нагріває 80-літровий бойлер за дві години. Відповідно, сонячна панель (або набор колекторів) корисною площею З-4 «квадрати» навіть у холодну погоду, якщо сонце світить, нагріють 200-літрову бочку до 55-65 градусів Цельсія. У принципі достатньо, щоб цілком комфортно помитися.
Теплова потужність опалення для житлового приміщення – 100 Baтт на метр квадратний, відповідно, 1 кВт обігріє 10 «квадратів». Сонячні панелі для опалення житла ми тут не розглядаємо – вони досить складні, а от теплицю обігріти повністю по силах. У теплицях додатковий обігрів панелями становить 1,5-2 місяці додатково до періоду використання теплиці щороку. Вигода очевидна: один квадратний метр панелі виробляє на добу до 10 кВт/год теплової енергії.
Сонячний водонагрівач: різні схеми і варіанти використання
Літній душ
Це найпростіший і очевидніший варіант. Haгрів води досить енергозатратний процес, тому – досить дорогий. Причому вартість не обмежується тільки електрикою або іншим енергоносієм. До прикладу, електробойлер раз в 1-2 роки вимагає ревізії. А це робота майстра плюс матеріали. Є сенс гріти воду сонцем безкоштовно.
Технологія тут дуже проста. Для початку готуємо ємність. Вибираємо бочку на 100-200 л, бажано чорного кольору, просвердлюємо 4 отвори (два з боків і два знизу) і монтуємо в один - клапан, а в три інші - втулки-врізки. Зверху з одного боку подається вода, з іншою приєднуєм до різьблення шланг. Це буде перелив, або «сигнальна труба». Знизу до одного виходу приєднуємо різьбовий трійник, кульовий кран вертикально вниз і душову прокладку. Хто любить комфорт, може використовувати шланг і лійку з кнопкою аквастопу. Але найкраще рішення - це змішувач, оскільки температура води в такій системі може доходити до 80 градусів Цельсія. У два отвори, що залишилися, пізніше можна підключити сонячні панелі.
Залишилося помістити цей сонячний водонагрівач на дах літнього душу і надійно його там закріпити, все ж це 100-200 кг ваги. Влітку (з травня по вересень) вода і так буде достатньо нагріватися, а ось ранньої весною і восени її можна підігрівати колектором, що підключається.
Теплиця
Теплиця - настільки корисне в сільському господарстві спорудження, що мало хто в селі, та й не тільки там, обходиться без нього. Фактично воно додає 2-З місяці до сезону вегетації. Відповідно, конструкцій і розмірів існує просто безліч, а основа - сталевий або дерев'яний каркас, що обтягується плівкою або закривається склом. Принцип роботи теплиці описується терміном «парниковий ефект»: сонячні промені видимого спектра вільно проходять крізь скло/плівку і нагрівають землю, а ось вторинне випромінювання від землі, інфрачервоне, – затримується. Тепловий баланс зміщується в сторону нагріву. А якщо влаштувати всередині підігрів, то можна отримати ще два додаткові місяці для вирощування рослин. І сюди теж можна підключати сонячний водонагрівач.
Водяне опалення
Найпростіша cхема: сонячний колектор плюс радіатор. Колектор розглянемо нижче, а нагрівач можна використовувати стандартний, або зробити його самотужки. Краще використовувати фабричний, а саме – секційний алюмінієвий або силуміновий. Кількість секцій залежить від площі теплиці і потужності сонячних панелей, але орієнтовно – 10-20 секцій.
Самостійно або для виробництва малими партіями радіатор можна зробити з труб PVC (полівінілхлорид) або PPR (поліпропілен), діаметр 25 мм. Використовується щит фанери і на нього монтуються труби у вигляді змійки. Еквівалент потужності секції алюмінієвого радіатора - 5-6 метрів труби. Для більшої ефективності потрібно пофарбувати її в чорний колір. Для цієї системи потрібен циркуляційний насос.
Сонячний колектор
Базовий елемент системи сонячної енергетики – рідка (водяна) солар-панель, а по-простому – сонячний колектор. Безумовно, краще всього підійде промисловий виріб: KКД вище, генерована потужність на одиницю більша, міцніша, довговічніша. Єдиний серйозний мінус – це ціна. 200-300 доларів за квадратний метр – це досить дорого.
Відповідно, для домашнього господарства або невеликої ферми сонячний колектор цілком можна зробити в місцевій майстерні, і навіть там налагодити їх дрібносерійний випуск. Для хорошого зварювальника така робота проблем не становить.
Спершу зварюється сам колектор заданих розмірів. На квадратний метр піде приблизно 14-16 метрів труби діаметром 27 (З/4”). Вони розташовуються так: зверху і знизу горизонтальні, до них приварюються вертикальні з кроком 50-80 мм. Ha виході зварюється різьблення на З/4”, краще чотири – так можна робити збірки різної конфігурації, а заглушити зайві ніколи не проблема. Отриману конструкцію приварюють до сталевого листа товщиною від 1,5 мм, з боків ставляться стінки висотою близько 150 мм, коробка теплиці закривається склом. У принципі, це все, але ще можна зробити кронштейни для кріплення.
Альтернативний варіант: каркас робиться з дерева, а труби беруться PVC, PPR, можна металопластикові змійкою викласти або зшитий поліетилен. Діаметр 20-25 мм. Знадобиться добре загрунтувати, покрасити зсередини в чорний колір, закрити склом і загерметизувати. Hу і ті ж 4 виходи на З/4” по боках.
Сонячний водонагрівач і солар-система: колектор – душ – теплиця
Залишилося змонтувати всю конструкцію. Загальні положення тут такі: система зональна. При мінусовій температурі її в будь-якому випадку доведеться розібрати. Звідси простий висновок: краще всього збирати поливальними шлангами (діаметр 22 мм) на фітингах. Така система гармонійно впишеться в існуючу систему шлангового поливу. Інші переваги: легкість монтажу / демонтажу, дешевизна, можливість переконфігурації, коли потрібно прибрати / додати / перенести колектор або радиатор. На зиму легко прибирається в сарай або гараж. Недоліки: низька надійність, малий ресурс у порівнянні з водопровідними трубами, нестійкість до механічних пошкоджень.
Принцип роботи приладу: включаємо холодну воду і заповнюємо систему. Перелив проходить автоматично поплавковим клапаном, але додатково можна поставити кульовий кран. Ставимо сонячну панель так, щоб на неї падав світ і просто чекаємо, коли бочка прогріється (близько чотирьох годин). Циркуляційний насос особливо і не потрібен, можете як ставити його, так і ні. Колектор нагріє бочку і без нього за рахунок термосифонного ефекту (гаряча вода піднімається вгору, холодна опускається вниз). Але якщо хочете прискорити процес і збільшити KКД установки, то зайвим він не буде. Коли вода нагрілася, можна сміло приймати душ.
А ось для теплиці циркуляційний насос точно необхідний, без нього батарея аж ніяк не буде гріти. Але тут можна знайти дуже дешевий варіант: замість насоса типу Wilo або Grundfos, які коштують десь $50 за штуку, можна замовити акваріумну помпу. Вона легко буде воду ганяти, да і механічні домішки їй не страшні. Такий носій коштує від $7, але реально знайти і дешевший.
