Солнечные водонагреватели, вероятно, являются самым распространенным солнечным продуктом на сегодняшний день, особенно в Азии и Латинской Америке, где они встречаются практически на каждом новом здании.
В Бразилии отставной механик по имени Хосе Алано создал солнечный водонагреватель из использованных пластиковых бутылок. В результате получился простой, дешевый и энерго-эффективный крышный водонагреватель, который тысячи людей по всей Бразилии смогут выгодно использовать для себя. Алано отказался выбрасывать пластиковые бутылки и упаковку, которые переполняют все свалки. По его словам, когда в 59 лет он имел возможность наблюдать технологический прогресс науки, который улучшил условия хранения еды. Однако сегодня, некоторые виды упаковки весят столько же, сколько сама еда! Еще тогда он понял, что не готов к этой новой форме потребления.
Используя базовые знания о солнечных водонагревателях, он создал самодельную версию водонагревателя, утилизировав 100 пластиковых бутылок и 100 картонных молочных контейнеров и избавившись при этом от ответственности за загрязнение окружающей среды.
Водонагреватель Алано выиграл приз Superecologia, предлагаемый журналом Superinteressante за инновационные проекты. Алано запатентовал свою разработку и разрешил использовать ее в некоммерческих целях.
Само изобретение
Стандартный солнечный водонагреватель стоит пару тысяч долларов и состоит из меди. Принцип действия водонагревателя из пластиковых бутылок основан на . Циркуляция воды в нем происходит из-за разницы плотностей воды: горячая вода менее плотная, а значит более легкая, подымается наверх, в то время, как холодная, более тяжелая, опускается вниз. При этом Алано рассчитал, для нагрева воды для принятия душа одним человеком достаточно 1 м2 солнечной панели.
Вот материалы, необходимые для создания водонагревателя:
- Двухлитровые пластиковые бутылки – 60 шт;
- Картонные контейнеры из под молока – 50 шт;
- ПВХ-труба Ду 100 мм – 70 см;
- ПВХ-труба Ду 20 мм – 11,7 м;
- ПВХ-отводы на 90° Ду 20 мм – 4 шт;
- ПВХ-тройники Ду 20 мм – 20 шт;
- ПВХ-заглушки Ду 20 мм – 2 шт;
- Клей для ПВХ труб;
- Черная матовая краска;
- Малярный валик;
- Наждачная бумага;
- Скотч;
- Различный инструмент и вспомогательные материалы для сборки (молоток, ножовка, дерево и т.д.).
Используйте трубу с Ду 100 мм в качестве коллектора. Обрежьте дно у бутылок. Нарежьте трубу с Ду 20 мм на 10 участков длиной 1 м и 20 участков длиной 8,5 см и присоедините их к тройникам. Нарежьте и покрасьте картон (стр 10-12) и 1-метровые участки труб.
Солнечные панели должны располагаться минимум на 30 см ниже бака и находиться южной стороне крыши или стены дома. Для оптимального поглощения солнечной радиации панели нужно устанавливать под углом таким же, как географическая широта месторасположения вашего дома плюс 10°. В Лондоне, например, угол составит 61°. Алано рекомендует менять пластиковые бутылки каждые 5 лет. Со временем пластик становится непрозрачным, что уменьшает мощность водонагревателя. Да и картон к тому времени нужно будет перекрасить. Как только бутылки станут непрозрачными, вот тогда и придет время заменить их и отправить в мусорную корзину.
Вот как можно утилизировать ненужные пластиковые бутылки: экологично, чисто и энерго-эффективно!
Инженеры из далекой аргентинской провинции Тукуман разработали простой и дешевый солнечный водонагреватель из нескольких десятков пластиковых бутылок. И написали подробную инструкцию, которая стала настолько популярна, что ее использовали тысячи людей из разных уголоков испаноязычного мира.
Это устройство абсолютно свободно обеспечит 80 литрами теплой воды семью из 4-х человек. И все что вам понадобится для этого: 6 пластиковых бутылок и 2 метра шланга.
Пошаговая инструкция, как сделать солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок
1. Соберите по крайней мере 30 бутылок мягких одноразовых на 1-1,5 литра и снимите этикетку.2. Купите в магазине 12 метров шланга для полива черного цвета (именно черного) 2 см в диаметре, 8 «Т-образных» переходников и два колена, рулон тефлона и два шаровых крана 2 см в диаметре.
3. В основании каждой бутылки проделываем отверствия, равные диаметру отверстия в горлышке. Можно дрелькой, а можно и раскаленной отверткой.
Затем продеваем бутылки на шланг, так чтобы на один ряд приходилось по 6 бутылок. У вас должно получиться 5 рядов бутылок с длиной шланга по 2 метра.
4. Соединяем шланги Т-образными переходниками.
5. Выкладываем всю конструкцию в утепленную пенопластом коробку и соединяем патрубками с бочкой на 80 л. (Для лучшего теплового эффекта можете застелить коробку фольгой. А можете покрыть матовой краской из баллончика.)
6. Выставляем коллектор под углом 45 градусов на южной стороне крыши. (Для ветрозащиты можно прикрыть коллектор стеклом и прозрачным поликарбонатом.)
Наливаем воду и… вуаля! Уже через 15 минут
Концепция проекта
Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.
Инструменты и материалы
Из инструментов потребуется:- Дисковая и ручная пила.
- Электродрель.
- Рулетка.
- Отвертка.
- Пистолет для силиконового клея.
- Строительный степлер.
- Лист поликарбоната с полыми каналами.
- Трубка из АБС-пластика.
- 4 заглушки на трубки.
- 2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
- Туба силиконового герметика.
- Баллончик с краской, если планируется окрашивание.
Материалы для рамы:
- 1 лист фанеры.
- Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
- Деревянный брус сечением 100×100 мм.
- Полиэтиленовая пленка, скотч.
- Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.
- Подходящий резервуар или емкость для воды.
- Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
- Несколько хомутов для подсоединения шланга.
Пошаговая технология сборки солнечного коллектора
Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:
Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).
Изготовление рамки и сборка панели
В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.Поэтапная сборка корпуса описана ниже:
Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.
Заполнение системы
Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.
Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).
Тестирование и испытание солнечного водонагревателя
Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.
Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!
Заключение
По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.
Экология потребления.Наука и техника:Представьте солнечный коллектор, сделанный из пластиковых бутылок. Он может помочь социально неблагополучным сообществам обрести надежный источник энергии и одновременно систему переработки мусора.
Представьте солнечный коллектор, сделанный из пластиковых бутылок. Он может помочь социально неблагополучным сообществам обрести надежный источник энергии и одновременно систему переработки мусора.
Такой проект был воплощен в Гарине – в городке, что в 40 километрах к северу от столицы Аргентины Буэнос-Айреса. Здесь работает группа волонтеров "Sumando Energias", которые пытаются обустроить для бедных людей системы потребления солнечной энергии для подогрева воды.
«Это бедный район и иногда у нас нет света. Нет воды. Эта солнечная панель из переработанного материала очень помогает, ведь у нас есть дети... Так мы получаем теплую воду, когда у нас нет электроснабжения», - говорит местная жительница.
Как эта система работает? Она гениальна и проста одновременно. Ее производят из использованных бутылок от напитков, пластиковой тары и пакетов из-под молока после их переработки.
Солнце нагревает приемник солнечной энергии, горячая вода течет в контейнер. Волонтеры покрасили трубы в черный цвет, чтобы он притягивал солнечное излучение. Коллектор поддерживает температуру нагретой воды всю ночь, без газового или электрического подогрева.
«По моему мнению рациональное экологическое развитие – важный тренд в котором мы должны развиваться. Мы слишком много выбрасываем сегодня и не только в развивающихся странах. Я считаю, что развитые страны тоже должны пойти путем продуманного развития. Развитые страны – крупнейшие загрязнители», - рассказывает участник проекта "Sumando Energias" Жюльен Лорансон.
Треть аргентинцев живут за чертой бедности. Почти 17% населения не имеют воды, говорит исследование Аргентинского агентства статистики за прошлый сентябрь.
Проект предоставляет доступ к возобновляемой энергии бедным людям и может существенно улучшить условия жизни южно-американского народа, обладающего большими природными ресурсами. Благодаря все большему количеству волонтеров "Sumando Energias" надеется построить панели для 3 тысяч семей в год.
«В Аргентине есть огромный потенциал для использования энергии солнца и ветра. Чтобы объяснить лучше: если бы у нас были такие же возможности, как в Германии, в провинции Санта-Круз – в Буэнос-Айресе или на севере, где много солнца, мы могли бы производить энергию и обеспечивать ею не только Аргентину, но и соседние страны», - говорит Пабло Кастано, соучредитель "Sumando Energias".
С 2014 года неправительственная организация установила 36 панелей и предлагает двухдневное обучение для тех, кто хочет узнать технологию переработки подручных материалов на солнечные нагреватели. Волонтеры привлекают местные семьи в процесс построения механизма и обучают их переработке отходов.
«Есть такие вещи, мусор, который мы выбрасываем, и он загрязняет окружающую среду, но мы можем использовать его в практических целях, вот, например, для горячей воды в доме. Очень хорошо перерабатывать мусор. Я раньше никогда этого не делал. Я просто все выбрасывал, бутылки и прочее. Раньше мусор долго стоял в пластиковых мешках, так как коммунальная служба не приезжала забрать его» - рассказывает Анхель Гуелари, житель Гарина.
Аргентина, похоже, на правильном пути. В 2005 году Буэнос-Айрес стал первым латиноамериканским городом, проголосовавшим за политику "Без мусора". Столица Аргентины обязалась перерабатывать от 4 до 5000 тонн мусора, который люди выбрасывают ежедневно. опубликовано
Когда на улице жарко, в мире существенно возрастает количество такого мусора как пластиковые бутылки. Это бутылки от минеральной воды, от соков, пива и много другого. Одним автором был предложен способ, как этот материал можно использовать при создании очень полезной самоделки . Речь идет о таком устройстве как солнечный коллектор, который позволяет получать бесплатно горячую воду от солнечной энергии.
Автором этой самоделки стал бразилец по имени Jose Alano. Ее особенность в том, что такой коллектор способен активно работать как при восходе, так и закате солнца. Все дело в том, что солнечные лучи проникают сквозь бутылку и нагревают воду. Если же говорить о коллекторах со стеклом, то там солнечные лучи отражаются от поверхности, если не проходит под углом близкому к 90 градусам.
Материалы и инструменты для самоделки:
- пластиковые бутылки (их количество зависит от масштаба коллектора);
- тетра пака от сока или молока;
- ПВХ труба с внешним диаметром 20 мм и тройники (можно использовать медную трубку, но это дорогой материал);
- картон;
- канцелярский нож;
- черная термостойкая краска;
- ножницы;
- накопительный бак.
Процесс изготовления коллектора:
Шаг первый. Подготовка бутылок
Для создании коллектора нужны бутылки одинаковой формы, поэтому нужно немного постараться и найти их подходящее количество. Это нужно для того, чтобы можно было вставить бутылки друг в дружку, таким образом, образуется цепь из бутылок.
Когда бутылки найдены, нужно их вымыть и снять этикетки. Далее берется картон и из него изготавливается шаблон. Впоследствии, используя этот шаблон, у бутылок нужно отрезать нижнюю часть на заданном уровне. Это удобно делать канцелярским ножом.
Шаг второй. Делаем абсорбер
Чтобы сделать абсорбер понадобится тара от молока или соков (тетра паки). Пакеты нужно хорошенько промыть, поскольку содержимое при нагревании закиснет, и будет издавать неприятный запах. После сушки материал нарезается так, как указано на картинках. После этого его нужно покрасить черной краской (термостойкой).
Шаг третий. Собираем коллектор
Теплообменник собирается из ПВХ труб, диаметр которых составляет 20 мм. Для этих целей нужно использовать только те трубы, которые предназначены для горячего водоснабжения. Уголки и тройники в верхней части соединяются с помощью клея для ПВХ. Чтобы повысить КПД коллектора, трубы нужно покрасить в черный цвет.
Собирается конструкция следующим образом. Сперва нужно взять бутылку и надеть ее на бутылку горлышком вперед. Затем берется абсорбер (тетра пак) и вставляется в бутылку до упора. Длина трубы составляет порядка 105 см, при этом количество бутылок на ней собранных таким образом не должно быть более пяти.
Шаг четвертый. Установка коллектора
Для установки коллектора понадобится деревянная или металлическая опора. Его нужно развернуть так, чтобы на него падало солнце, нужно ориентироваться на южном направлении.
Чтобы вода могла циркулировать естественным образом, бак нужно разместить по уровню выше коллектора. Теперь холодная вода будет опускаться вниз, так как она тяжелее, а горячая будет расширяться и поступать в бак. Расстояние от коллектора до бака должно быть минимум 30 см, тогда циркуляция будет проходить с нужной интенсивностью. Благодаря такому подходу никакие помпы не будут нужны. Бак нужно утеплить, чтобы снизить тепловые потери.
Еще систему можно оснастить турбулентным редуктором. Он нужен для того, чтобы горячая вода поступала в бак плавно и без напора, при этом плавно перемешиваясь с холодной. Изготавливается он из бутылки с закрытым дном, в ней нужно сделать ряд отверстий.