夏季淋浴与太阳能集热器。方案、说明

带太阳能集热器的夏季淋浴。无线电电子电气工程百科全书

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本文讨论了带有太阳能集热器的夏季淋浴器的设计和制造技术。该装置专为家庭制作和仅使用广泛可用的材料而设计。这篇文章是为那些拥有自己的房屋和别墅的幸福业主而写的，他们对技术创造力没有失去兴趣。

沿着树思考

当我拥有自己的房子时，一位年轻的技术人员立即在我的灵魂中醒来，60年代的同名杂志上有大量非常有用和有趣的设计，其中有关于太阳能利用的对话，浮现在我的记忆中。但是，正如我们通常所做的那样，任何重新安置都是从重大整修开始的，我的例子也不例外。在晴朗的夏日在屋顶上工作非常有利于思考利用如此多的孤儿能源的可能性。我坐在一把黑色的大鞋刀上，得到了制作这个设计的最后动力，它已经在阳光下放置了几个小时。

认真地说，使用太阳能可以明显节省电力和天然气（至少在我们地区 - 乌克兰南部）。能源价格没有下降趋势，因此提前考虑节约是有道理的。秋天，建筑热消退后，我决定更加认真地对待这个问题。事实证明，网上有很多关于这个问题的文献 [1]、[2]、[3]。在仔细研究了我设法获得的所有信息后，我得出的结论是，在家庭一般热水供应系统中使用锅炉进行热水加热是最有效且技术简单的。与建筑物重大结构改造相关的选择立即被放弃，并且使用光伏转换器过于昂贵且效率较低。经过初步计算，发现这是一座相当宏伟的建筑。此外，许多与太阳能集热器制造相关的技术问题立即出现。书上说了很多关于做什么，但没有说怎么做。因此，我决定在“猫”身上进行练习，并首先建造一个室外淋浴，以检查计算和设计方案的正确性。

淋浴的工作计划为“脉冲”模式 - 白天加热，晚上 - 全家人在淋浴下友好地泼水。在估算集热器所需的尺寸时，我根据供水系统中的水温（在温暖季节）为15-20°C，而锅炉中所需的温度约为40°C这一事实出发。因此，需要将60-80升水的温度提高20-25℃。计算结果非常近似，因为当深入研究计算方法时，发现有很多近似系数（我不是热工领域的专家，而这方面的“尾感”尚未开发）。结果，我得到了 0,5-0,7 m2 范围内所需的集热器面积。在书本智慧、物理定律和常识的指导下，我开始了设计。

太阳能集热器

事实上，这是太阳能装置的主要元素，也是令人头疼的问题。了解了工厂产品的价格后，我立刻就失去了兴趣，我决定自己做。我想让收集器更简单、更便宜、更好，并且不使用机床和二氧化碳焊接。起初我曾想过使用冲压平板散热器（从一本书中收集到），但事实证明，它们已经很长时间没有生产了。在我的搜索中，我搬到了一个跳蚤市场，在那里也没有找到它们，但我偶然发现了一个华丽的铝桶——又窄又高，就像一根巨大的手指（当然我买了它）。我不想在水管和三通的螺纹上组装加热面板 - 既重又低耐腐蚀性，并且由于大量三通在流动区域中急剧跳跃，水力阻力显着增加。总的来说，这个想法笼罩着一层阴暗的阴影。

当我走进一家管道商店并看到一根用于供暖系统的铜管时，问题就解决了。这正是我们所需要的 - 高耐腐蚀性、易于组装（焊接）、合理制作的配件 - 流通区域几乎没有跳跃。一旦你参观了一家好的商店，你将获得整个太阳能发电厂90%的必要材料。

太阳能集热器的设计如图所示。 1、冷、热水液压管汇的管道采用18mm管段和三通，加热管采用直径15mm。为了连接到系统，使用3/4“螺纹适配器，另外两端被堵住。将0.8毫米厚的钢板焊接到加热管上。需要20个三通，5米长的直径为15毫米的管道，一根直径为 1,5 毫米的 18 米管道，用于制造太阳能集热器，两个插头和两个适配器。除了这些材料之外，您还需要滚管切割机，焊剂焊料和最便宜的燃气燃烧器，所有这些都是在同一水管店购买。

图1（点击放大）

加热板的生产首先是切割所需数量的管子，然后将第一根加热管和中间管焊接成两个 T 形件，然后将接下来的两个插入（但未焊接）加热管的 T 形件放在中间管上管，所有连接都是焊接的，等等。最后，焊接插头和适配器。组装应在平坦的平面上进行，即安装完下一对三通后，将整个结构放在一个平面上并找平，然后进行焊接（如果可以的话最好直接在平面上焊接）承受住）。焊接过程如下：在管道末端涂上一层薄薄的10-15毫米宽的助焊剂焊料，将管道插入三通（接头）中，用燃烧器加热焊点，直至焊料完全熔化。融化。

之后，将金属片焊接到加热管上，这是工作中最困难和最令人不愉快的部分。首先，要储备足够的普通焊料，其次，将换热器放在板材上，在加热管经过的地方做好标记，并进行照射。将整个结构倾斜放置，同时使用强力（90瓦）烙铁和煤气灯进行焊接，非常方便。在焊接之前，必须将板材压在管子上，我使用了几个夹子，根据需要重新排列它们。您可以在板材上钻直径1-1,5毫米的孔，然后用钢丝拉动。管子的两侧必须沿整个长度进行焊接，不遗漏焊料。焊接完成后，应进行水压测试，例如，堵住一个出口并将另一个连接到供水系统。任何地方、任何东西都不应流动和滴落。成品加热板涂有两层黑色哑光耐热涂料，该涂料在任何五金店都以气雾罐形式出售。最后，安装 T 形接头 10 和过渡接头 1。

完成的面板被放置在木箱中（图2）。该盒子由四块 25 毫米厚的木板组装成一个钉子。组装前，沿两侧板的长边，用刨刀选定深6毫米、宽6-8毫米的凹槽。为了增加与凹槽底部边缘齐平的盒子的刚性，将 30x30 毫米的木条粘在盒子的角上，将两根 300-400 毫米长的相同木条从内部粘合（大约在中心）沿着盒子的长边从后盖的一侧安装。它们用于固定盒子的后盖，由一块 6 毫米厚的胶合板制成。

图2（点击放大）

为了方便进出管的通道，箱体上切有凹槽。最好就地完成此操作，固定预热面板。粘合盒子时，应使用良好的防水胶，“液体钉子”非常合适。在制造和安装盒子的所有部件后，将它们浸渍防水成分（商品名“Polyfluid”）并涂上两次合成珐琅。

收集器按以下顺序组装：

后盖上用螺丝紧固四个50毫米厚的木质垫片（注意垫片不要落到加热管下面）。
在盖子上铺一层玻璃棉，间隙为90-100毫米，与垫片相对，将玻璃棉推开。
将加热板安装在垫片上，并用螺钉将其固定。
将后盖插入盒子中，然后用螺丝将后盖固定在杆上。
将玻璃棉沿着箱壁拉直，用细钉子和宽垫圈固定在几个地方。
在硅酮密封胶上安装保护玻璃。
用建筑泡沫吹掉管道通道。

太阳能集热器的等效受热面积约为0,5平方米。

组装太阳系

太阳能发电站的完整方案如图 3 所示。该太阳能发电站为单回路热虹吸式，设计用于永久连接到供水总管。这样的方案已经描述过很多次了，我不再重复，而是重点介绍它的技术实现。

我已经提到了储罐，这是一个铝桶，经过改造后，容量约为0,3平方米。最初，桶的容量约为2平方米，我觉得有点太大了，流着泪，将桶的高度降低了0,5米，为了保温，桶里还裹了两层2毫米厚的矿棉。在脱脂棉上面铺上两层防水布，用细编织线将其固定。一圈屋顶材料（裙子的形式）放置在顶部，并用编织线固定。当然，铝桶是奢侈品（只是幸运），内部涂有防水漆的钢制容器也很合适。您也可以尝试使用塑料容器，但由于经常在街上停留，它们的耐用性不是很好。任何类型的储罐的一般要求是窄而高。

罐内配件由100-150mm长的镀锌马刺制成。为了连接太阳能集热器，使用 3/4" 套管，用于连接给水供应配件 - 1/2"。接头设计如图 4 所示。这里唯一可能的问题可能是大直径垫圈。没有这样的商店，我在跳蚤市场找到了合适的商店。首先在水箱上钻孔，然后用锉刀达到所需的直径。

图4（点击放大）

管道由金属塑料管制成，使用它不会产生任何问题，并且不需要特殊工具（顺便说一句，可以用滚轴切管机完美切割）。由于弯曲半径大，因此无需弯曲弹簧即可完成。它的另一个积极特性是：低液压阻力。管道保温采用标准保温套（与管道同处购买）。

马桶水箱的浮阀用作自动供水阀。选择阀门时不要省钱——首先阀门必须可靠，不能每周都爬上去，其次打开时水应该主要从出口流出，而不是四面八方飞散。阀门的出口管上套有一根塑料管，到达水箱底部。当水被抽出时，冷水进入水箱底部并将热水排到顶部。

出水管由一根一端切有1/2"螺纹的镀锌管制成，长150毫米。该管子以与配件密封相同的方式密封在罐体底部，一个标准球阀门（最好是长手柄）拧到螺纹的另一端。相应地，阀门上拧入了喷壶。显然，最好的解决方案是使用浮动取水口，从上层取水。但我没有找到足够灵活和可靠的管子，而且我不想每个季节都更换管子。在太阳能电站运行过程中，发现在炎热的天气里水温太高，无法清洗，出口稍作修改，在出口和阀门之间安装了一个三通，并通过柔性软管和水龙头从安装在水箱底部的附加配件向其供应较冷的水。

太阳能集热器以 45° 角安装，并且正好指向南方。太阳能发电厂的总体视图如图 5 所示。

带太阳能集热器的夏季淋浴
Ris.5

淋浴间的设计是任意的，但它必须能够承受整个水箱和您的总重量。展位的框架是用直径40毫米的管子和40x40的正方形焊接而成的，地板和屋顶是用40毫米厚的板制成的。该设计具有显着超额的安全边际，但我对其使用前景有进一步的看法。

我想指出的是，图 5 中所示的尺寸并不是教条，而是建议性的。为了使系统良好运行，必须满足三个主要条件：

确保安装的所有部分具有良好的隔热性，
提供最小的液压阻力，
确保太阳能集热器进水管（12）与安装在水箱上的热水接口（9）之间的最大高度差。

结果

该装置已经运行了两个季节，没有出现任何问题，也不需要维护（当然，在秋季排水并打开所有水龙头，在春季执行相反的操作）。间接计算该装置的效率约为0,38（计划对太阳能集热器进行更精确的测量）。在装置注满水或长时间下雨后，装置会进入该模式几天。淋浴的使用时间为五月至十月。春季和秋季，出水口区域的水温在 25 至 30°C 之间。展位出现了一个错误，我把它弄得太开放了，虽然水很热，但晚上的空气很冷，我建议考虑到这一点。夏季，部分多云（可能有短时降雨），水温为 34-37°C，热天可达 42-45°C。热水量足够3-4人正常清洗（有时朋友测试）。

夏季用气量明显减少，气柱基本不用，每月用气量不超过4-5立方米。总的来说，任务得到了令人满意的解决 - 为了制造太阳能装置，仅使用购买的广泛使用的材料，不需要机器工作，整个夏天都为我们提供热水用于洗涤（免费）。我对结果感到满意，为进一步利用免费自然能源开展工作提供了积极的动力，我对自己所做的事情感到非常自豪。

文学

1. 萨巴迪公关莫斯科阳光之家：Stroyizdat，1981 年。
2. 太阳能供热和供冷系统，编辑。 Sarnatsky E.V.，Chistovich S.A.，莫斯科：Stroyizdat，1990。
3. N. V. Kharchenko，单个太阳能装置。
4. Artyushenko N.M.，独立房屋供暖，K：Budivelnik，1980。

作者：叶夫根尼·卡尔波夫

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