Многие садоводы-огородники, даже имея на своих приусадебных участках водопровод с холодной водой, обычно испытывают недостаток в воде горячей. Ведь газ и электричество достаточно дороги. Это обстоятельство побудило меня разработать простой, надежный и экономичный солнечный водонагреватель. Солнце-то светит и греет пока бесплатно. Решение пришло не сразу. Просмотрел много справочной и учебной литературы, кучу научно-популярных журналов. Рассмотрел несколько вариантов, из которых выбрал самый оптимальный.
Основой моего водонагревателя является солнечный теплогенератор, состоящий из двух тонкостенных стальных штампованных окрашенных в черный цвет радиаторов, помещенных в обтянутый полиэтиленовой пленкой деревянный ящик. В работе теплогенератора используется эффект "горячего ящика", то есть прямой нагрев воды солнечной радиацией.
На рис. 1 показана схема водонагревателя. Циркуляцию воды в нагревательном контуре обеспечивает свойство жидкостей при повышении температуры изменять (снижать) свою плотность. Поэтому нагретая жидкость поднимается вверх, уступая свое место холодной воде. Понятно, процесс нагрева воды происходит, пока светит и греет солнце.
Рис. 1. Гидравлическая схема солнечного водонагревателя: 1 - сливной вентиль; 2 - радиаторы (солнечный генератор); 3 - обратная "холодная" труба; 4 - подающая "горячая" труба; 5 - дренажная труба; 6 - аккумуляторный бак; 7 - питательный бак; 8 - шаровой поплавковый кран; 9 - водопровод; 10 - холодная вода; 11 - смеситель; 12 - труба подпитки аккумуляторного бака; 13 - труба подвода горячей воды
В данной гидравлической схеме предусмотрено автоматическое поддержание постоянного уровня воды в емкостях. Так, при расходовании воды из аккумуляторного бака (см. рис. 1) уровень ее в питательном баке понижается и тогда срабатывает поплавковый шаровый клапан, в результате чего питательный бак начинает заполняться холодной водой из водопровода. Из питательного бака холодная вода (согласно закону "сообщающихся сосудов") через трубу подпитки поступает в нижнюю часть аккумуляторной емкости, так что вода в этих баках устанавливается на одном уровне. Отметим, что трубу подпитки аккумуляторного бака вводят (вваривают) в нижнюю часть бака, а так как теплая вода находится в верхней части бака, то перемешивания в нем воды практически не происходит. Теплую же воду забираем из верхней части аккумуляторного бака через трубу подвода горячей воды к смесителю.
Хорошо, когда вода в водопроводе есть постоянно, но при частых перебоях в водоснабжении, особенно при использовании воды для полива несколькими потребителями одновременно, возникают определенные трудности. Понятно, что при использовании горячей воды, последняя в смеситель будет подаваться до тех пор, пока уровень воды в аккумуляторном баке не станет ниже уровня врезки трубы подвода горячей воды к смесителю. Чтобы забирать оставшуюся воду, я придумал несложное устройство. К концу трубы подачи горячей воды к смесителю (труба выступает за внутреннюю поверхность стенки аккумуляторного бака на 50...60 мм), приварил штуцер диаметром полдюйма и надел на него гибкий резиновый шланг (рис. 2). В свою очередь, в свободный конец шланга вставил металлическую изогнутую трубку и прикрепил "скотчем" к трубке и шлангу поплавок, в качестве которого взял полиэтиленовую бутылку. В жаркую солнечную погоду вода в моем "горячем ящике" нагревается до 75°С Правда, к утру она остывает до 40...50°С, так что все равно в любое время можно принять душ.
Рис. 2. Устройство забора горячей воды из аккумуляторного бака: 1 - поплавок (пластиковая бутылка); 2 - водозаборная трубка; 3 - гибкий шланг
В ночное время, когда температура воздуха понижается, солнечный водонагреватель начинает "отапливать улицу", то есть происходит перекачка теплоты из аккумуляторного бака к радиаторам. Поэтому для сохранения температуры нагретой воды в аккумуляторном баке на более длительный срок в гидросистеме предусмотрен вентиль, препятствующий циркуляции воды между аккумуляторным баком и радиатором (вентиль перекрывают на ночь). (Нужно ли? - Примечание редактора). Аккумуляторный бак со всех сторон желательно теплоизолировать. Идеальный вариант - разместить бак в деревянном коробе, заполнив свободное пространство между стенками короба и бака утеплителем: пенопластом, сухими древесными опилками, мхом, даже соломой.
Монтаж водонагревательной установки начинают с подбора емкостей для баков. При максимальном водоразборе в жаркий день из аккумуляторного бака обычно удается получить (вытеснить) примерно 125 л горячей воды температурой 75°С. Следовательно, аккумуляторный бак должен быть объемом больше 125 л. Конечно, и питательный бак желательно иметь не меньшей емкости, так как в противном случае последние порции воды не успеют нагреться в теплогенераторе до нужной температуры.
Напорные емкости (оба бака) устанавливают на металлической конструкции из старых труб диаметром не менее 50 мм. Баки располагают на 500...700 мм выше смесителя, что позволит создать в гидросистеме душа постоянное не слишком высокое давление.
Емкости выполняют из листовой стали толщиной 2 мм, но подойдут и стальные бочки подходящего объема. Масса накопительного и питательного баков, заполненных водой, весьма значительна, так что следует убедиться, что несущая конструкция установки имеет достаточный запас прочности и выдержит общую массу напорных емкостей.
Наружные и внутренние поверхности баков очищают от ржавчины, грунтуют и окрашивают масляной краской. Чтобы в емкости не попадал разный мусор (пыль, листья и др.), их накрывают щитами из досок или деревянными рамами, обтянутыми полиэтиленовой пленкой.