Сборка абсорбера для солнечного коллектора своими руками

Нагревать воду летом при помощи электричества – непозволительная роскошь. Многие пользуются на дачах примитивнейшим солнечным водонагревателем в виде бочки или бензобака, покрашенных в чёрный цвет. Но КПД таких приспособлений чрезвычайно низок. А между тем, абсорбер для солнечного коллектора собрать довольно просто. При этом по качеству, цене и производительности он может успешно конкурировать с заводскими аналогами.

Материалы

Для сборки абсорбера потребуются следующие материалы:

1. Лист меди размером 60 х 150 см и толщиной 0,4 мм. – 1 шт.
2. Медная трубка ᴓ22 мм и толщиной стенки 1 мм. – 24 м.
3. Латунная труба ᴓ70 мм и толщиной стенки 1 мм – 3,2 м.
4. Лист фанеры 90 на 170 см и толщиной 18-20 мм.
5. Базальтовый картон или вата толщиной 10 мм и площадью 2 м2.
6. К-стекло необходимой площади.
7. Брусок 25 на 100 мм общей длиной 4 м.

В этой конструкции мы изначально исключаем использование пластиковых труб. Причина здесь кроется в низкой теплопроводности и высокой теплоёмкости ПВХ (материала труб). Медь быстрее нагревается и лучше проводит тепло.

Для получения максимального эффекта сам абсорбер для солнечного коллектора должен иметь чёрный матовый цвет. Но температура воды будет подниматься до 100°С, и к покрытию предъявляются повышенные требования.

Есть два выхода из этой ситуации:

1. Специальная чёрная матовая краска с температурой эксплуатации до 120°С
2. Химическое покрытие.

Поглощающая и отражающая способности различных покрытий

Для химического чернения необходимо изготовить «Серную печень». Своими руками она делается за 15-20 минут, но для этого требуется:

• Порошковая сера – 0,2 кг.
• Кальцинированная сода – 0,2 кг (не путать с пищевой).

Использование К-стекла не принципиально, но для максимизации КПД – желательно.

Расходные материалы: легкоплавкий припой, саморезы.

Последовательность работ

Распиливаем латунную трубу на две части и глушим в каждой половине один конец. Проще всего это сделать, если припаять медную заглушку. Затем фиксируем одну трубу, отступаем от заглушки 5 см и через каждые 45 мм делаем 33 отверстия ᴓ22мм. К другой стороне трубы фиксируется диффузор (переходник), подходящий под вашу водопроводную систему.

Важно: cледите, чтобы все отверстия были на одной прямой.

Медную трубку надо напилить отрезками по 62 см. Всего требуется 33 трубки. Каждую из них необходимо вставить в просверленные отверстия латунной трубы на 1 см и опаять по кругу.

Важно: контролируйте глубину вхождения медной трубки в латунную. Удобнее это делать, если вставить в латунную трубу черенок от лопаты.

Свободные концы медных трубок вставляются в другую латунную трубу на 1 см. и также опаиваются. Но на этом этапе требуется больше внимания уделить расстоянию между близлежащими поверхностями латунной трубы. Оно должно быть равно 60 см. Для удобства можно зафиксировать эти концы труб между двумя брусками требуемой длины. И уже ориентируясь на них, контролировать расстояние.

После этих процедур необходимо проверить герметичность системы, залив в неё воду.

Затем наступает этап фиксации медного листа. Вся сложность процесса заключается в том, что каждая медная трубка должна быть припаяна к листу по всей длине. Это необходимо для эффективной передачи тепла от подложки к теплоносителю. Облегчить работу можно при наличии припоя-проволоки и газового паяльника. Достаточно отрезать припой требуемой длины, положить его в месте прилегания листа к трубке и прогреть газовой горелкой.

Важно: пропаивать следует с обеих сторон трубки.

Обратите внимание на то, что при правильной подгонке медный лист должен прилегать к латунной трубе. В этом месте их тоже следует спаять.

Окраска или чернение

Если вам удалось найти термоустойчивую краску, то вопросов не возникнет. А для химического чернения требуется сделать «Серную печень». Для этого в равных количествах следует смешать соду и серу, а затем на медленном огне сплавить их в железной посуде.

Работу необходимо проводить на открытом воздухе или при хорошей вытяжке. Смесь постоянно помешивают. Вся реакция занимает примерно четверть часа. Готовый реактив должен быть оранжево-жёлтого цвета. Его следует охладить и сразу же растворить в 4-х литрах воды.

Важно: работу проводить в защитных очках и резиновых перчатках!

Раствор «Серной печени» сохраняется плохо, поэтому использовать его необходимо сразу. Для этого обезжириваем ацетоном поверхность листа и труб и располагаем её в горизонтальной плоскости. Теперь заливаем раствор между трубками и обрабатываем кисточкой, при необходимости. Реакция образования чёрного сульфида меди должна пройти в течение 4-6 минут.

Для обработки всей площади сразу 4-х литров не хватит. Поэтому чернение следует проводить в 3-4 захода.

После окончания работ конструкцию необходимо промыть под проточной водой и высушить. Образовавшаяся на поверхности плёнка сульфида меди не смывается и выдерживает нагрев до 230°С.

Сборка

На лист фанеры укладываем металлическую конструкцию и размечаем места для крепления деревянных брусков. Учтите, что в двух местах необходимо оставить просвет для входа холодной воды и выхода горячей. Бруски удобно крепить саморезами с обратной стороны фанеры. Для усиления абсорбера с тыльной стороны пришейте такие же бруски. В противном случае, конструкция будет «играть».

После монтажа каркаса на дно укладываем и фиксируем теплоизолятор. Базальтовый картон очень удобен, но можно использовать и любую минеральную вату.

Важно: использование пенополимеров не допускается. Практически все широкодоступные пенопласты размягчаются при температуре выше 80°С.

Сверху укладывается медно-латунная конструкция. Фиксировать её лучше всего «внатяжку», оцинкованными хомутами за латунные трубы к горизонтальным (длинным) рейкам.

Важно: между трубой и хомутом необходимо проложить паронит. Расстояние между брусками и краями конструкции не должно превышать 1 см. А в этот просвет требуется вставить термоизолятор.

Последний этап – подключение патрубков для воды и укладка стекла. Для укладки стекла в брусках выбирается паз с помощью фрезы или рубанка. Стекло фиксируется штапиком, а щели ликвидируют оконной замазкой.

Итог

Суммарный объём всех медных трубок абсорбера 33 х (60 х 1,122 х π) ≈ 7,2 л. Дополнительно ещё около 2,5 л воды находится в латунных трубах.

Применение К-стекла предпочтительнее, так как оно обладаем очень полезным свойством – пропускает тепло внутрь и не выпускает его наружу. По сравнению с обычным стеклом, его теплоизоляция на 40% выше.

В ясный летний день сделанный абсорбер способен за час нагреть до 95°С около 80 л воды. Для любой семьи этого хватит с избытком.

Зимой такой коллектор тоже сможет работать. Но для предотвращения разморозки системы необходимо устанавливать систему подогрева.