Розділ. Дачне будівництво та благоустрій
Я вже багато писав про можливість використання сонячних водонагрівачів, але тема настільки невичерпна, що постійно народжуються і нові ідеї, і переосмислення вже відомих в плані їх практичного використання на дачній ділянці. У даній статті хотів би поміркувати про концентрує сонячні колекторі.
На один квадратний метр поверхні, перпендикулярний променям сонця падає 800 - 1000 Ватт сонячної енергії. Це відомий факт. Іншим фактом є те, що теплоємність води дорівнює 4200 Дж / Кг * град. Тобто якщо ми, припустимо, хочемо мати 200 літрів достатньо гарячої води (50 гр С), яка почала нагріватися з 10-15 градусів (після прохолодної ночі), що б вся родина ввечері могла прийняти душ. Але на її нагрівання доведеться витратити 200 л х 40 гр х 4,2 кДж = 33.600 кДж! Або приблизно 9,5 КВт енергії. І це без урахування тепловтрат. А з їх урахуванням цифру можна сміливо подвоїти.
Неслабо, так? Де ж їх взяти-то, ці 15 Квт? Оскільки для отримання такої кількості тепла потрібно мати а) власне сонячний колектор площею хоча б 1-2 метра (що вже вважається великим), б) він повинен бути постійно орієнтований на сонці (що майже неможливо), в) 10 годинників «чистого» сонця (що в середній смузі рідкість, зазвичай тут мінлива хмарність).
Всі ці сумні факти і роблять перспективу використання сонячної енергії в плані надійного отримання гарячої води вельми туманними. І все закінчується банальною чорною бочкою на даху з теплою водою, і з здебільшого епізодичним її використанням.
Але вихід з цієї ситуації є, і вихід реальний. Треба побудувати концентрує сонячний колектор.
Епізод 1. Привид загрози (залишитися без сонячного світла).
Вікна моєї квартири виходять на південний захід. Сонце в них з'являлося тільки після обіду і рослини на підвіконні постійно відчували нестачу світла. А тут ще навпроти почали будинок будувати. Ну все, подумав я, тепер взагалі сонця і світла не буде. Будували вони будували, і нарешті побудували. І я дуже цьому радий, що навпроти побудували цей будинок. Тому що вже не знаю чому, але на тім домі зробили дзеркальні фасади лоджій, причому злегка закруглені. І тепер сонце, нехай хоч і відбите, але світить і в мої вікна буквально з ранку! І мої кактуси просто таки піднялися духом. Прямого сонця стало менше на годину, а відбитого додалося на 5 годин! Воно відбивається від дзеркальної скління лоджій і світить на наш будинок.
Епізод 2. Імперія завдає удару у відповідь. (Греки спалюють римський флот).
Слова «концентрує сонячний колектор» напевно у багатьох асоціюються з високими космічними технологіями, бачаться величезні ажурні параболічні відбивачі, гіперболоіди інженера Гаріна ... І такого на дачній ділянці просто не осилити ніколи.
А між тим, що концентрує сонячним колектором користувався ще Архімед! При захисті свого міста Сіракузи від римського нападу з моря, він наказав солдатам відполірувати свої бронзові щити, та й установив їх уздовж узбережжя. Коли до міста наблизилися римські кораблі, по команді Архімеда все воїни починали пускати сонячні зайчики на один з кораблів. І через кілька хвилин корабель спалахував! А зайчики прямували на наступний корабель. Втративши «на рівному місці» кілька великих кораблів, римляни вважали за краще по-швидкому ретируватися і змінити тактику.
Можливо, це всього лише легенда, але в Сіракузах пам'ятник Архімеда варто. Та й ідея абсолютно здорова. І всі нинішні водяні геліостанції працюють саме за таким же принципом. Ніхто не морочиться будівництвом гігантських параболічних дзеркал. Всі використовують маленькі дешеві плоскі дзеркала, які направляють відбиті промені на один «центральний бак». Так чому ж нам не скористатися цією «плідної ідеєю в дебюті»? Все ж відомо, що у світлих стін будинків, звернених на південь, весна настає на місяць раніше.
Проблема перша. Дзеркала. Використовувати справжні дзеркала і нерозумно і дорого. Важкі, дорогі, тендітні ... Згідно з довідковими даними, Коефіцієнт відображення ІК-променів несучих тепло (а саме вони нас і цікавлять) у алюмінієвої фольги дорівнює 85-97%! (Крутіше нього тільки срібло). Так що нам заважає використовувати звичайну побутову фольгу (для запікання). Вона копійки коштує, 50 руб 5 кв. м. Для міцності треба її на що то наклеїти. Наприклад, на аркуші дешевого оргалита, обрізки фанери, і т.п. Нам великі -то шматки якраз і не потрібні! Нам потрібно багато маленьких, по 0,5 кв. метра. Не більше. І дзеркало представлятиме невеликий аркуш оргалита або фанери, на кілочку, що б можна було його в землю встромити де завгодно. Коштувати воно буде «пів-рубля».
Проблема друга. Орієнтація на сонці. У «дорослих» геліосистемах використовують т.зв. геліотрекери, системи стеження за Сонцем. Ну там то і зрозуміло. Вони не воду для душа гріють, а пар для турбін, до 400 гр, між іншим. І його треба гріти постійно. Але у нас то інша задача. Нам треба нагріти 200 літрів води і по швидкому. Причому нагріти, а не закип'ятити і випарувати. Нагріли - перелили в іншу бочку - термос і витрачаємо собі потихеньку. А бочка - колектор вже там гріє як небудь.
Давайте подивимося, що нам буде коштувати «нагріти по швидкому». Припустимо, у нас є сонячний колектор площею в 1 метр. На нього спрямовані сонячні зайчики з дзеркал в 5 кв метрів. Нехай їх ефективність 80%, тобто наш метровий колектор отримує тепло ще з 4-х метрів площі. Разом 5 кв. метрів. А 5 метрів нам дадуть наші заповітні 10-15 КВт тепла всього за 3 години! (А не за 10). Ну а якщо збільшити площу дзеркал до 10 кв. метрів, то вистачить і 2-х годин, з запасом.
Хоча нам швидкість і не так важлива, важливий результат. Навіть якщо ми встановимо кілька дзеркал, орієнтованих на сонці так, що б вони відображали сонячні промені хоча б протягом години - двох, ми вже піднімемо ефективність сонячного водонагрівача в рази! І отримання достатньої кількості гарячої води стане абсолютною реальністю.
Для максимально швидкого ефекту нам, звичайно, немає сенсу гріти всю бочку відразу. Та й ємність колектора - приймача сонячних зайчиків буде невелика, навряд чи більше 30-50 літрів (чим менше, тим швидше буде відбуватися нагрівання). 5 КВт енергії «взгреют» ці 30 літрів води до 50-60 градусів менше ніж за 20 хвилин! Після чого нам треба відразу злити її в добре утеплений накопичувач-термос гарячої води і витрачати на свій розсуд. А колектор тим часом приступить до нагрівання наступної порції.
На мій погляд, ідея досить реалізувати, і головне - за невеликі гроші. У європейській частині Росії, де нас не балує сонце, єдиний спосіб реально отримати від нього тепло - це концентрація його променів. По крайней мере, розрахунки, нехай і такі примітивні приблизні і прості, це підтверджують.