Концентрирующий солнечный коллектор
Принцип концентрирующего солнечного водонагревателя заключается в том, чтобы за минимальный промежуток времени нагревать ограниченное количество воды (в среднем 2–3 л), которая затем поступает в специальный термос, из которого она и будет расходоваться. Обратного соединения термоса с радиатором, в отличие от обычного солнечного водонагревателя, здесь не предусмотрено (рис. 9).
Рисунок 9. Модель концентрирующего солнечного коллектора
В целом радиатор можно делать таким же, как и предыдущий солнечный водонагреватель, но при уменьшении площади нагреваемого элемента будет увеличиваться скорость нагрева воды. По этому здесь каждый хозяин должен подобрать оптимальный вариант общего объема одномоментно нагреваемой воды, учитывая тот факт, что радиатор в 40 л будет нагреваться час, тогда как радиатор в 3 л – 5–6 мин. Поэтому в качестве коллектора можно использовать обычный отрезок плоской трубы с поставленными с двух сторон заглушками, к которой подведены две трубы для ввода холодной воды и вывода нагревшейся.
Для максимальной концентрации солнечной энергии в месте крепления радиатора используется параболическое зеркало, которое также изготавливается из обычных материалов своими руками, для чего потребуются только тонкая фанера и пищевая фольга, которая используется в быту для запекания продуктов. Полученное зеркало монтируется в дощатый корпус. Для того чтобы рассчитать параболу, по которой должно быть изогнуто зеркало, на листе фанеры для дна ящика под прямым углом друг к другу проводятся две прямые. По вертикальной и горизонтальной прямой откладывается равное количество делений, но по горизонтали расстояние между ними должно быть ровно в 2 раза больше, чем по вертикали. Затем первая горизонтальная точка соединяется с последней вертикальной, вторая горизонтальная – со второй точкой от верха, и так далее до последних соединенных между собой точек, после чего все точки соединяются плавной кривой. В результате получается парабола, по которой и будет изгибаться зеркало.
Сами радиаторы всегда размещаются с южной стороны крыши под углом в 40–45° и становятся частью естественного кровельного покрытия или самой дачи, или одной из ее пристроек. Для соединения всех установленных элементов в единую систему используют трубы в 3/4 дм и дюймовые трубы. Трехчетвертные трубы используются для монтажа подводной системы от крана с холодной водой до аванкамеры и для вывода нагревшейся воды. Остальную систему оснащают дюймовыми трубами.
Для снижения возможных потерь тепла трубы, по которым циркулирует нагретая вода, следует тщательно теплоизолировать специальными материалами, после чего поверх полученной теплоизоляции дополнительно нанести слой серебряной краски. Систему заполняют водой, после чего в аванкамере можно вручную отрегулировать требующийся уровень воды. Для этого достаточно отогнуть или, напротив, сильнее согнуть держатель с поплавком. После того как радиаторы заполнились водой, они начинают нагреваться. За счет застекленной поверхности и поглощающего солнечные лучи черного цвета радиатор нагревается даже в пасмурную погоду, но медленнее, чем в ясный солнечный день. Нагретая тепловой энергией вода поступает по трубам вверх, в накопительную систему. По закону физики теплая вода вытесняет холодную, и та, в свою очередь, поступает в радиаторы, где нагревается.
Получается замкнутая система с циркулирующей водой, которая продолжит свое движение до тех пор, пока температура во всем водопроводе не станет одинаковой. После поступления холодной воды она почти целиком попадает в нижнюю часть накопительной системы, а теплая вода продолжает оставаться в верхней части, поэтому смешивания и разбавления воды почти не происходит.
Для того чтобы в ночное время вода в накопителе не остывала, горячий водопровод желательно оснастить закрывающим краном и каждый вечер перекрывать ток воды из накопителя в радиаторы. От накопителя делается обычная разводка горячей воды в доме, при этом и в кухне, и в душевой желательно поставить смесители, так как нагретая солнечной энергией вода по своей температуре в солнечные дни мало чем отличается от нагретой газом или электричеством.
Однако и у этой системы есть недостаток: для прогрева такого количества воды потребует не один час. Если же вода нужна не столько для принятия душа, сколько для бытовых нужд (мытья посуды, рук, пола и т. д.), то лучше использовать другую систему горячего водоснабжения – концентрирующий солнечный коллектор, который позволяет получить нагретую воду буквально за 30 мин. Еще одно достоинство такого водонагревателя заключается в том, что небольшое количество горячей воды будет получено даже при переменной погоде.
