Solární kolektor z plastových lahví: krok za krokem návod na sestavení solárního zařízení

Pojem alternativní energie si mnoho majitelů rodinných domů a chat spojuje s drahými solárními panely, větrnými turbínami nebo tepelnými čerpadly. Nikdo ani netuší, že za pouhých pár hodin a za pár korun lze postavit sluneční kolektor z plastových lahví, kterým se lze zásobovat teplou vodou po celou teplou sezónu.

Řekneme vám, jak z odpadových materiálů vytvořit efektivní systém pro přípravu užitkové vody. V námi navrženém článku naleznete podrobný popis konstrukcí a způsobů výroby systémů, jejichž funkčnost byla ověřena v praxi. S ohledem na naše doporučení bez problémů sestavíte užitečné zařízení do domácnosti.

Specifika použití slunečních kolektorů

Hlavní rozdíl slunečního kolektoru od různých typů tepelně generujících heliosystémů spočívá v cykličnosti provozu. Jinými slovy – při nepřítomnosti slunce nebude žádná tepelná energie.

Je zřejmé, že v temné denní době klesá výkon autonomního systému TUV se slunečním kolektorem na nulu. Výroba tepla slunečním kolektorem je určena délkou denního světla, která závisí na zeměpisné šířce a ročním období.

Domácí sluneční kolektor umožní vyřešit nejen otázku zásobování teplou vodou domu, který není připojen k centrálním sítím, ale i problémy s vytápěním

Klimatické zvláštnosti oblasti mají také znatelný vliv na úroveň výkonu slunečního kolektoru. Pokud se v oblasti často vyskytují mlhy nebo se slunce často schovává za mraky, výkon heliokolektoru se výrazně snižuje.

Avšak i v tomto případě zůstává sluneční kolektor pro vytápění a/nebo ohřev vody účinný, díky schopnosti zachycovat i rozptýlené paprsky.

Konstrukční zvláštnosti a princip činnosti

Hlavním prvkem standardní varianty slunečního kolektoru je absorbér ve formě měděné desky s trubičkou. Deska se rychle zahřívá působením slunečních paprsků, přenáší teplo na trubičku a kapalinu v ní. Díky volné nebo nucené cirkulaci je získané teplo dále transportováno po celém systému.

Působením slunečních paprsků dochází k zahřívání měděné desky, od které se teplo předává teplonosnému médiu v trubici.

Pro zvýšení účinnosti adsorberu je třeba jej vybavit potřebnými fyzikálními vlastnostmi. Především je nutné zvýšit absorpční schopnost adsorberu a minimalizovat odraz slunečních paprsků. Nejjednodušším řešením bude nanesení černé barvy na adsorber.

Pro zvýšení účinnosti adsorberu je třeba jej zakrýt průhledným sklem. Běžné sklo odráží část slunečních paprsků.

Nejlepší je použít speciální sklo s nízkým obsahem železa nebo použít antireflexní vrstvu. Aby se zabránilo znečištění skla, mělo by být těleso solárního kolektoru utěsněno.

Navzdory mnoha způsobům zlepšení provozu a zvýšení výkonu solárního kolektoru je tento ukazatel kvůli nedokonalé konstrukci stále daleko od ideálu. S ohledem na princip činnosti solárního kolektoru a metody zvyšování jeho účinnosti se pokusíme vytvořit primitivní a levný model z dostupných materiálů.

Sestavení agregátu z dostupných materiálů

Kromě nízké ceny a jednoduchosti montáže se varianta z plastových lahví liší od standardních solárních zařízení tím, že ploché solární kolektory fungují špatně v ranních a večerních hodinách.

Vypouklý tvar lahví zajišťuje téměř vertikální pronikání paprsků i během západu a východu slunce, čímž zajišťuje účinnost zařízení jak v ranních, tak večerních hodinách.

Díky vypouklému tvaru plastových lahví je přístroj schopen zachycovat paprsky vycházejícího a zapadajícího slunce i ve vodorovné poloze

Existuje několik charakteristických způsobů stavby dobře fungujícího systému pro získávání teplé vody z plastových lahví:

• Solární kolektor plní roli akumulační nádrže, ve které se voda ohřívá a poté vypouští;
• Solární kolektor je spojen s akumulační nádrží, čímž je zajištěno ohřívání vody a její přirozená cirkulace;
• Plastové lahve kolektoru plní roli zásobníku na vodu;
• Plastové lahve plní roli utěsněných nádob pro uchování tepla.

Solární kolektory se také mohou lišit svými konstrukčními vlastnostmi. Především to souvisí jak se způsobem upevnění lahví, tak s jejich umístěním.

Varianta s akumulací ohřáté vody

Pro výrobu solárního kolektoru bude potřeba polypropylenová trubka o průměru 50 mm, ke které budou připojeny plastové lahve, jejichž počet je určen průměrem trubky. Pro šablonu bylo použito 15 plastových lahví, čímž pracovní objem solárního kolektoru činil 30 litrů.

Spoje lahví s polypropylenovou trubkou se natírají silikonovým tmelem, aby se zabránilo úniku vody.

Pro spojení lahví do jediného systému je nutné vyvrtat otvory v polypropylenové trubce určené pro teplou vodu. Ideálním řešením bylo použití perového vrtáku na dřevo o průměru 26 mm.

Při těchto rozměrech je zajištěna maximální těsnost spoje a lahev se s námahou zašroubovává do otvoru svým závitem. Pro zajištění maximálního utěsnění spoje lze spoje natřít silikonovým tmelem, ale lépe použít tavné lepidlo.

Aby bylo dosaženo efektu spojených nádob, je nutné v horní části každé lahve vytvořit otvory o průměru asi 2 mm.

Po připojení lahví se na jedné straně trubky vsadí šroubení, které bude později připojeno k vodovodu pro přívod vody. Na druhé straně je třeba vsadit kohout, kterým bude přihřátá voda odtékat do akumulační nádrže.

Pod tíhou naplněné vody však může takové zařízení pro domácí využití sluneční energie ztratit svou celistvost. Proto bude vhodné vytvořit korpus. K jeho výrobě bude potřeba prkno o šířce 150 mm.

Pro zvýšení účinnosti solárního kolektoru lze na dno korpusu položit polystyren nebo pěnový polystyren o tloušťce 50 mm a přikrýt fólií.

Po instalaci solárního kolektoru na místo jeho dalšího provozu je nutné plastové lahve natřít na černo pro účinnější absorpci slunečních paprsků.

Při natírání na černo se zvyšuje absorpční schopnost plastu a zvyšuje se účinnost ohřevu vody.

Barvu je lepší použít matnou a nanášet rozprašováním z aerosolové plechovky. Zbývá zakrýt korpus sklem, čímž se zvýší jeho těsnost, a připojit jej k systému přívodu studené vody a k systému odvodu připravené teplé vody do akumulační nádrže.

Z praktických zkušeností je známo, že plast špatně snáší vliv vysokých teplot, které vedou k jeho deformaci. V jasných slunečných dnech může teplota ohřívané vody přesáhnout 65 stupňů, což povede k deformaci plastu.

Z tohoto důvodu je lepší se zcela vyhnout dodatečnému těsnění korpusu sklem, nebo jej používat výhradně v oblačném počasí.

Způsob s cirkulací ohřívané vody

Systém solárního kolektoru je podobný první variantě, ale má řadu konstrukčních odlišností.

Pro vytvoření kolektoru budou potřeba následující nástroje a materiály:

• PVC trubka o průměru 20 mm s kolínky a T-kusy;
• Rolovací řezačka trubek;
• Frézy na srážení hran;
• Primer (čisticí prostředek);
• Plastové lahve;
• Tetra Paky od mléka nebo džusu;
• Kancelářský nůž;
• Karton;
• Tepelně odolná matná barva černé barvy;
• Akumulační nádrž.

Pro montáž budeme potřebovat PVC trubku o průměru 20 mm. Horizontální část trubky je třeba rozřezat na úseky, ke kterým budou pomocí studeného svařování připojeny kolena a odbočky. Spodní část solárního kolektoru bude vypadat úplně stejně. Výsledkem bude uzavřený systém, ale pojďme popořádku.

Zvláštnosti lepení PVC trubek

Pro získání kvalitního řezu je lepší použít trubkový řezač vybavený válečky. Po řezání je nutné z vnitřní strany trubky odstranit zkosení pomocí speciálních zkosislových fréz.

Po změření hloubky odboček a kolen je třeba na čelo připojované trubky umístit značku a ošetřit konce trubek a tvarovky primerem (čisticím prostředkem).

Díky plynulému pohybu řezné části umožňuje válečkový trubkový řezač zabránit deformacím průřezu a vzniku otřepů na hraně při řezání.

Dalším krokem bude nanesení a rozprostření lepidla na vnější část trubky a vnitřní část tvarovky. Lepidlo je třeba nanášet štětcem, přičemž jeho velikost by měla být menší než průměr trubek. Zbývá zasunout trubku do připravené odbočky nebo kolena a otočit o čtvrt otáčky pro rovnoměrné rozprostření lepidla.

Je třeba mít na paměti, že práce na vlepení jednoho kolena nebo odbočky musí být provedeny nejdéle do 30 sekund. Po fixaci je nutné odstranit zbytky lepidla.

Postup výroby slunečního kolektoru

Po přípravě horní trubky a připojení svislých trubek k ní lze přistoupit k přípravě plastových lahví. V prezentovaném modelu solárního kolektoru jsou 4 svislé trubky o délce 105 cm; na takové délce trubky lze umístit 5 plastových lahví. To znamená, že pro montáž kolektoru bude potřeba 20 stejných plastových lahví.

Z každé lahve je třeba odstranit dno. K tomu je třeba vyrobit jednoduchou šablonu z kusu kartonu stočeného do trubice o délce 30 cm. Pomocí šablony a nožíku odstraníme dno lahví. Po přípravě lahví lze přistoupit k výrobě absorbéru, který bude pohlcovat sluneční energii.

Použití jednoduché kartonové šablony umožňuje rychle provést řez a získat lahve stejné velikosti.

Jako absorber použijeme použité tetra paky od džusu nebo mléka. Je třeba je rozřezat, důkladně umýt a vysušit. Pro zlepšení jejich absorpční schopnosti je vhodné nanést černou matnou barvu. Nejsnazší je to provést pomocí barvy ve spreji aerosolovým rozprašováním.

Postupné navlékání plastových lahví umožňuje snadno do nich umístit složené tetra paky.

Po přípravě lahví a tetra-paků lze přistoupit ke sestavení solárního zařízení. Nejprve na svislou trubku navlékněte plastovou láhev hrdlem dopředu a vložte do ní tetra-pak. Podobným způsobem se navléknou všechny lahve na svislé trubky, které je pak třeba spojit s T-kusy a koleny spodní trubky, obdobně jako u horní.

Pro zpevnění vyrobeného solárního kolektoru je nutné vyrobit pro něj podpěru.

Běžný dřevěný štít zpevňuje konstrukci a umožňuje snadné přemístění solárního kolektoru na místo jeho použití.

Stejně jako v prvním případě lze kolektor umístit do dřevěné bedny, ale již není nutné jej izolovat. Každá plastová láhev totiž představuje jakýsi malý izolovaný zásobník, který se zevnitř zahřívá a předává teplo vodě cirkulující v trubkách.

Zvláštnosti umístění a připojení

Pro maximální možnou absorpci slunečních paprsků musí být kolektor orientován na jih. Postačuje malý úhel sklonu 10–15 stupňů, aby kolektor efektivně pracoval prakticky při jakékoli poloze slunce.

Spodní část trubky je třeba připojit ke spodní části akumulační nádrže a horní část přibližně k její střední části. Studená voda z polymerové nádrže bude přitékat spodní trubkou do kolektoru, kde se ohřeje a stoupat horní trubkou do nádrže.

Tím bude zajištěna přirozená cirkulace vody v domácím systému. Pro zajištění vysoké intenzity cirkulace vody by měla být nádrž umístěna mírně nad solárním kolektorem ve vzdálenosti nejméně 0,3 m od něj.

Při správném připojení solárního kolektoru k akumulační nádrži je zajištěna přirozená cirkulace vody.

Je třeba vzít v úvahu, že při vstupu studené vody do nádrže z vodovodního systému dochází k jejímu aktivnímu míchání, což snižuje účinnost kolektoru. Tomu lze předejít vybavením vstupu do nádrže turbulentním reduktorem, což je zacpaná trubka s množstvím otvorů.

Voda prochází reduktorem plynule, což umožňuje studené vodě zůstat ve spodních vrstvách, odkud je odebírána do solárního kolektoru.

Použití turbulentního reduktoru pomáhá zabránit míchání studené a teplé vody v akumulační nádrži.

Je zřejmé, že solární kolektor ohřívá vodu pouze během dne za slunečného počasí. Proto je důležité uchovat horkou vodu pro její použití během dne a večer. Za tímto účelem je nutné provést izolaci akumulační nádrže.

Závěry a užitečné video k tématu

Video 1. Tak vznikly první solární systémy z plastových lahví:

Video 2. Prakticky bezplatný ohřívač vody v akci:

Solární kolektor z plastových nádob na nápoje – levné řešení pro získávání teplé vody. Pro případ dlouhodobého špatného počasí, zejména na jaře a na podzim, je však vhodné do akumulační nádrže instalovat topné těleso. V takovém případě se solární kolektor stane součástí plnohodnotného systému, který za příznivých podmínek umožňuje šetřit finanční prostředky.

Podělte se o své zkušenosti se stavbou domácí solární soustavy z plastových lahví. Je možné, že máte ve svém arzenálu informace a varianty konstrukcí, které by mohly být užitečné návštěvníkům webu. Pište prosím komentáře do blokového formuláře níže, pokládejte dotazy, sdílejte fotografie a užitečné informace.