Solárny kolektor z plastových fliaš: podrobný návod na zostavenie solárneho zariadenia

Pojem alternatívnej energie si mnohí majitelia súkromných domov a chát spájajú s drahými solárnymi panelmi, veternými turbínami alebo tepelnými čerpadlami. Nikto ani netuší, že za pár hodín za pár centov možno postaviť solárny kolektor z plastových fliaš, ktorý vám bude dodávať teplú vodu počas celého teplého obdobia.

Povieme vám, ako z odpadových materiálov vyrobiť efektívny systém na prípravu sanitárnej vody. V našom článku nájdete podrobný popis konštrukcií a spôsobov výroby systémov, ktorých fungovanie je overené v praxi. S ohľadom na naše odporúčania bez problémov zostavíte v domácnosti užitočné zariadenie.

Špecifiká použitia solárnych kolektorov

Hlavný rozdiel solárneho kolektora od rôznych typov teplo generujúcich helio-systémov spočíva v cyklickosti prevádzky. Inými slovami – pri absencii slnka nebude žiadna tepelná energia.

Je zrejmé, že v tmavej časti dňa výkon autonómneho systému teplej vody so solárnym kolektorom klesá na nulu. Produkcia tepla solárnym kolektorom je určená dĺžkou denného svetla, ktorá závisí od zemepisnej šírky a ročného obdobia.

Svojpomocný solárny kolektor umožňuje vyriešiť nielen otázku zásobovania teplou vodou v dome, ktorý nie je pripojený k centrálnym sieťam, ale aj problémy s vykurovaním

Klimatické zvláštnosti danej lokality majú tiež značný vplyv na výkon solárneho kolektora. Ak je oblasť charakteristická častými hmlami alebo slnko často zakrývajú oblaky, výkon heliokolektora sa výrazne znižuje.

Avšak aj v tomto prípade solárny kolektor na vykurovanie a/alebo ohrev vody zostáva účinný vďaka schopnosti zachytávať aj rozptýlené lúče.

Konštrukčné vlastnosti a princíp činnosti

Hlavným prvkom štandardného variantu slnečného kolektora je absorbér v podobe medenej platne s trubicou. Platňa sa rýchlo zohrieva pôsobením slnečných lúčov, pričom odovzdáva teplo trubici a kvapaline v nej. Vďaka voľnej alebo nútenej cirkulácii je získané teplo ďalej transportované celým systémom.

Pôsobením slnečných lúčov dochádza k ohrevu medenej platne, od ktorej sa teplo odovzdáva teplonosnému médiu nachádzajúcemu sa v trubici

Na zvýšenie účinnosti práce absorbéra je potrebné vybaviť ho potrebnými fyzikálnymi vlastnosťami. Predovšetkým je potrebné zvýšiť absorpčnú schopnosť absorbéra a minimalizovať odraz slnečných lúčov. Najjednoduchším riešením bude nanesenie čiernej farby na absorbér.

Na zvýšenie účinnosti absorbéra je potrebné ho prikryť priehľadným sklom. Bežné sklo odráža časť slnečných lúčov.

Najlepšie je použiť špeciálne sklo s nízkym obsahom železa, prípadne použiť antireflexnú vrstvu. Aby sa zabránilo znečisteniu skla, teleso slnečného kolektora by malo byť utesnené.

Napriek mnohým spôsobom zlepšenia práce a zvyšovania výkonu slnečného kolektora je tento ukazovateľ v dôsledku nedokonalej konštrukcie stále ďaleko od ideálneho. Berúc do úvahy princíp činnosti slnečného kolektora a metódy zvýšenia jeho účinnosti, skúsme vytvoriť primitívny a lacný model z dostupných materiálov.

Zostavenie zariadenia z dostupných materiálov

Okrem lacnosti a jednoduchosti montáže sa variant z plastových fliaš líši od štandardných solárnych zariadení tým, že ploché slnečné kolektory fungujú zle v ranných a večerných hodinách.

Vypuklý tvar fliaš zabezpečuje takmer vertikálny prienik lúčov aj počas západu a východu slnka, čím zabezpečuje účinnosť zariadenia v ranných aj večerných hodinách.

Vďaka vypuklému tvaru plastových fliaš je prístroj schopný zachytávať lúče vychádzajúceho a zapadajúceho slnka aj pri vodorovnej polohe.

Existuje niekoľko výrazných spôsobov zostrojenia z plastových fliaš dobre fungujúceho systému na získavanie teplej vody:

• Slnečný kolektor zohráva úlohu zásobníka, v ktorom sa voda ohrieva a potom vypúšťa;
• Slnečný kolektor je spojený so zásobníkom, ktorý zabezpečuje ohrev vody a jej prirodzenú cirkuláciu;
• Plastové fľaše kolektora plnia úlohu nádrže na vodu;
• Plastové fľaše slúžia ako hermetické nádoby na udržanie tepla.

Taktiež sa slnečné kolektory môžu líšiť svojimi konštrukčnými vlastnosťami. V prvom rade to súvisí so spôsobom upevnenia fliaš, ako aj so spôsobmi ich umiestnenia.

Variant s akumuláciou ohriatej vody

Na výrobu solárneho kolektora bude potrebná polypropylénová rúra s priemerom 50 mm, na ktorú sa pripoja plastové fľaše, ktorých počet je určený priemerom rúry. Pre vzor bolo použitých 15 plastových fliaš, takže pracovná kapacita solárneho kolektora bola 30 litrov.

Spoje medzi fľašami a polypropylénovou rúrou sa natierajú silikónovým tmelom, aby sa zabránilo úniku vody.

Na spojenie fliaš do jedného systému v polypropylénovej rúre určenej na teplú vodu je potrebné vyvŕtať otvory. Ideálnym riešením bolo použitie perového vrtáka na drevo s priemerom 26 mm.

Pri takýchto rozmeroch sa dosahuje maximálna hustota spoja a fľaša sa silou zaskrutkuje do otvoru po svojom závite. Na zabezpečenie maximálneho utesnenia spoja je možné spoje natrieť silikónovým tmelom, ale lepšie je použiť termolepidlo.

Aby sa dosiahol efekt spojených nádob, v hornej časti každej fľaše je potrebné urobiť otvory s priemerom približne 2 mm.

Po pripojení fliaš na jednu stranu rúry sa zareže šróbenie, ktoré bude neskôr spojené s vodovodom na prívod vody. Na druhej strane je potrebné zarezať kohútik, cez ktorý bude ohriata voda odvádzaná do zásobníka.

Avšak pod ťarchou naplnenej vody môže takéto zariadenie na domáce využitie slnečnej energie stratiť svoju celistvosť. Preto bude vhodné vyrobiť debnu. Na jej výrobu bude potrebná doska so šírkou 150 mm.

Na zvýšenie účinnosti solárneho kolektora je možné na dno debny položiť polystyrén alebo penový polystyrén s hrúbkou 50 mm a prikryť fóliou.

Po inštalácii solárneho kolektora na miesto jeho ďalšieho používania je potrebné plastové fľaše natrieť na čierno, aby sa efektívnejšie absorbovali slnečné lúče.

Pri maľovaní na čierno sa zvyšuje absorpčná schopnosť plastu a zvyšuje sa účinnosť ohrevu vody.

Farbu je lepšie použiť matnú a nanášať sprejom z aerosólovej nádoby. Zostáva prikryť debnu sklom, čím sa zvýši jej tesnosť, a pripojiť ju k systému prívodu studenej vody a k systému odvodu teplej vody pripravenej na použitie do zásobnej nádrže.

Z praktických skúseností je známe, že plast zle znáša pôsobenie vysokých teplôt, ktoré vedú k jeho deformácii. Počas slnečných dní môže teplota ohrievanej vody presiahnuť 65 stupňov, čo povedie k deformácii plastu.

V súvislosti s tým je lepšie upustiť od dodatočného utesnenia debny sklom, alebo ho používať výlučne počas zamračeného počasia.

Spôsob s cirkuláciou ohrievanej vody

Systém zariadenia slnečného kolektora je podobný prvému variantu, ale má množstvo konštrukčných odlišností.

Na vytvorenie kolektora budú potrebné nasledujúce nástroje a materiály:

• Rúrka PVC s priemerom 20 mm s kolienkami a T-kusmi;
• Valčeková rezačka rúrok;
• Frézky na skosenie hrán;
• Primer (čistiaci prostriedok);
• Plastové fľaše;
• Tetrapaky od mlieka alebo džúsu;
• Kancelársky nôž;
• Kartón;
• Teplovzdorná matná farba čiernej farby;
• Akumulačná nádrž.

Na montáž budeme potrebovať rúrku PVC s priemerom 20 mm. Horizontálnu časť rúrky treba rozrezať na úseky, ku ktorým sa pomocou studeného zvárania pripoja kolienka a T-kusy. Spodná časť slnečného kolektora bude vyzerať úplne rovnako. Výsledkom bude uzavretý systém, ale o všetkom postupne.

Zvláštnosti lepenia PVC rúr

Pre dosiahnutie kvalitného rezu je lepšie použiť rezačku rúrok vybavenú valčekmi. Po rezaní je potrebné z vnútornej strany rúrky odstrániť skosenie pomocou špeciálnych frézok na skosenie.

Po zmeraní hĺbky T-kusov a kolienok je potrebné na čelo pripájanej rúrky umiestniť značku a ošetriť primérom (čistiacim prostriedkom) konce rúrok a tvarovky.

Vďaka plynulému pohybu reznej časti valčeková rezačka rúrok umožňuje vyhnúť sa deformáciám prierezu a tvorbe otrepov na okraji pri rezaní.

Ďalším krokom bude nanesenie a rozotretie lepidla na vonkajšiu časť rúrky a vnútornú časť tvarovky. Lepidlo je potrebné nanášať štetcom, pričom jeho veľkosť by mala byť menšia ako priemer rúrok. Zostáva vložiť rúrku do pripraveného T-kusu alebo kolienka a otočiť o štvrť obratu pre rovnomerné rozloženie lepidla.

Treba mať na pamäti, že práce na vlepení jedného kolienka alebo T-kusu musia byť vykonané najviac do 30 sekúnd. Po fixácii je potrebné odstrániť zvyšky lepidla.

Postup výroby solárneho kolektora

Po príprave hornej rúrky a pripojení zvislých rúrok k nej môžeme začať s prípravou plastových fliaš. V predloženom modeli slnečného kolektora sú 4 zvislé rúrky s dĺžkou 105 cm, na takej dĺžke rúrky je možné umiestniť 5 plastových fliaš. To znamená, že na zostavenie kolektora bude potrebných 20 plastových identických fliaš.

Z každej fľaše je potrebné odstrániť dno. Na to treba vyrobiť jednoduchú šablónu z kartónového pásu zvinutého do rúrky s dĺžkou 30 cm. Pomocou šablóny a kancelárskeho noža odstránime dno z fliaš. Po príprave fliaš môžeme začať s výrobou absorbéra, ktorý bude absorbovať slnečnú energiu.

Použitie jednoduchej kartónovej šablóny umožňuje rýchle rezanie a získanie fliaš rovnakej veľkosti.

Ako absorbér používame použité tetrapaky z džúsu alebo mlieka. Je potrebné ich rozrezať, dôkladne umyť a vysušiť. Na zlepšenie ich absorpčnej schopnosti je vhodné naniesť čiernu matnú farbu. Najjednoduchšie je to urobiť pomocou farby z plechovky aerosólovym rozstrekovaním.

Postupné navliekanie plastových fliaš umožňuje ľahké umiestnenie zložených tetrapakov do nich

Po príprave fliaš a tetrapakov môžeme začať s montážou slnečného zariadenia. Najprv na zvislú rúrku navlečieme plastovú fľašu hrdlom dopredu a vložíme do nej tetrapak. Podobným spôsobom sa navliekajú všetky fľaše na zvislé rúrky, ktoré potom treba spojiť s T-kusmi a rohmi spodnej rúrky, analogicky k vrchnej.

Na dodanie tuhosti vyrobenému slnečnému kolektoru je potrebné vyrobiť preň oporu.

Bežný drevený štít dodáva konštrukcii tuhosť a umožňuje ľahko presúvať slnečný kolektor na miesto jeho prevádzky.

Môžeme, ako v prvom prípade, umiestniť kolektor do drevenej debny, ale už nie je potrebné ho izolovať. Keďže každá z plastových fliaš predstavuje akýsi malý izolovaný zásobník, ktorý sa zohrieva zvnútra a odovzdáva teplo vode cirkulujúcej v rúrkach.

Zvláštnosti umiestnenia a pripojenia

Pre čo najväčšiu absorpciu slnečných lúčov je potrebné orientovať kolektor na juh. Stačí malý uhol sklonu 10-15 stupňov, aby kolektor efektívne fungoval takmer pri akomkoľvek postavení slnka.

Spodnú časť rúrky treba pripojiť k spodnej časti akumulačnej nádrže a hornú približne k jej strednej časti. Studená voda z polymérovej nádoby bude prúdiť spodnou rúrkou do kolektora, kde sa zohreje a stúpa hornou rúrkou do nádrže.

Takto sa bude uskutočňovať prirodzená cirkulácia vody v domácej sústave. Aby sa zabezpečila vysoká intenzita cirkulácie vody, nádrž musí byť umiestnená o niečo vyššie ako slnečný kolektor vo vzdialenosti najmenej 0,3 m od neho.

Pri správnom spojení slnečného kolektora s akumulačnou nádržou je zabezpečená prirodzená cirkulácia vody

Treba vziať do úvahy, že pri prívode studenej vody do nádrže z vodovodného systému dochádza k jej aktívnemu miešaniu, čo znižuje účinnosť kolektora. Tomu sa dá vyhnúť vybavením vstupu do nádrže turbulentným reduktorom, ktorý predstavuje zaslepenú rúrku s množstvom otvorov.

Voda prechádza reduktorom plynule, čo umožňuje studenej vode zostať v spodných vrstvách, odkiaľ dochádza k jej odberu do slnečného kolektora.

Použitie turbulentného reduktora pomáha vyhnúť sa miešaniu studenej a teplej vody v akumulačnej nádrži

Je zrejmé, že slnečný kolektor zabezpečuje ohrev vody iba cez deň za slnečného počasia. Preto je dôležité uchovať teplú vodu na jej použitie počas dňa a večer. Na to je potrebné vykonať izoláciu zásobnej nádrže.

Závery a užitočné video k téme

Video 1. Takto vznikli prvé heliosystémy z plastových fliaš:

Video 2. Takmer bezplatný prístroj na ohrev vody v akcii:

Slnečný kolektor z plastových obalov na nápoje je lacným riešením na získavanie teplej vody. Avšak pre prípad dlhotrvajúceho nepriaznivého počasia, najmä na jar a na jeseň, je vhodné do zásobnej nádrže inštalovať elektrické vykurovacie teleso (TEN). V takom prípade sa slnečný kolektor stane súčasťou plnohodnotného systému, ktorý za priaznivých podmienok umožňuje šetriť peniaze.

Podeľte sa o svoje skúsenosti s výrobou domáceho heliosystému z plastových fliaš. Nie je vylúčené, že vo vašom arzenáli máte informácie a varianty konštrukcií, ktoré by mohli byť užitočné pre návštevníkov stránky. Prosím, píšte komentáre do blokového formulára nižšie, pýtajte sa, zdieľajte fotografie a užitočné informácie.