2. Для тех, кто торопится перейти к практике

• Теплоноситель – вода. Применение полипропиленгликоля весьма проблематично в связи с недопустимостью перегрева абсорбера более 120 °С. Применение воды предполагает наличие в системе обратного холодильника-конденсатора для возврата в систему пара при закипании. Сам по себе режим кипения не представляет никакой опасности в связи с тем, что сечения каналов, коммуникаций намного больше, чем у медного абсорбера. Система должна быть гарантировано заполнена водой при наличии солнечного излучения. При возникновении опасности замерзания вода должна быть слита. Без автоматики здесь обойтись сложно…
• Давление в абсорбере – большинство панелей выдерживают внутреннее давление до 2-3 ати. Однако при 1 ати температура кипения воды достигает предельного значения - 120°С. Поэтому превышать это давление можно только кратковременно.
• Тип покрытия абсорбера. Конечно, наиболее эффективно селективное покрытие. Однако, исходя из собственного опыта, достать листы с таким покрытием весьма непросто. Тем не менее: на панели такие листы нужно наклеивать в виде паркета для компенсации разности в температурных расширениях. Размеры такого паркета могут меняться в широких пределах в зависимости от толщины клеевого слоя, его адгезии и прочностных характеристик. Тем не менее, рискну посоветовать применять паркет с размерами до 50-100 мм и выдерживать толщину клеевого слоя 0.1-0.2 мм. Толщину клея необходимо обеспечивать при помощи соответствующих маячков. Не надо стараться приклеить каждый кусочек паркета по всей его площади – это даст только грязь. Если края паркетин на ширине 10-20 мм останутся без клея – ничего страшного. Они передадут тепло как радиаторы. Не буду утомлять цифрами, но тепловое сопротивление, перепад температур в таких структурах не больше, чем в традиционных медных абсорберах. Неселективное покрытие – намного проще. Я предпочитаю графитовую краску на силиконовой основе для мангалов. Но здесь могут быть варианты…

• На рисунке показан силовой каркас водонагревателя из сотовых панелей, состоящий из абсорбера, коллекторов (входной-выходной), боковин и задней панели. Рассмотрим его части более подробно.
• Абсорбер выполняется из панели толщиной 8-10 мм. Возможно, это немного излишняя толщина, но каналы гарантировано не будут закупориваться пузырьками воздуха и пара. Направление каналов снизу вверх.
• При использовании неселективного покрытия, оно может быть расположено с обратной стороны панели. Сама панель может быть выполнена из цветного пластика со светопропусканием около 30%. В этом случае при прохождении света туда и обратно может поглотиться около 99% излучения. Есть опасность, что в эти процессы вмешаются отложения на стенках каналов. Это идея, я ее не опробовал. Хотя свой вклад в полезную мощность такая компоновка может внести.

 Об отложениях на стенках (накипи). В случае двухконтурной системы (с дистиллированной водой во втором) контуре такая проблема для абсорбера не существует. Однако накипь может отлагаться в теплообменнике, расположенном между контурами. То есть в данном случае двухконтурная система практически не дает никакого выигрыша. В то же время стенки пластиковых панелей обладают намного большей эластичностью, чем медный абсорбер или теплообменник. Можно ожидать, что гидравлические удары в таких панелях будут приводить к отслоению накипи. Кроме того, существует целый ряд реагентов, растворяющих накипь и не приводящих к коррозии поликарбоната. Поэтому представляется целесообразным, при наличии пластиковых абсорберов, применять одноконтурную схему. 

Коллектор может выполнятся из такой же панели, как и абсорбер. После вырезания одной перегородки между оболочками, он может соединяться с абсорбером внахлест. Из геометрических соображений ясно, что расстояние между оболочками меньше толщины панели. То есть при образовании такого соединения свободные концы оболочек должны отгибаться. Практически это приводит к тому, что между этими концами и абсорбером образуется зазор около 1 мм, который впоследствии необходимо заполнить герметиком. Перед соединением с абсорбером в перегородках коллектора необходимо выполнить отверстия, соединяющие все каналы. Шаг отверстий равен шагу каналов абсорбера. В гаражных условиях эта операция может выполняться путем проплавления перегородок шляпкой разогретого гвоздя или сверлением. Количество каналов в коллекторе зависит от площади абсорбера и количества подаваемого теплоносителя. Практически можно говорить о 5-10 каналах. Свободные торцы коллекторов необходимо сжать и сварить оболочки паяльником. На другом торце перегородки между 2-4 каналами вырезаются таким образом, чтобы можно было вставить отвод диаметром ½-3/4 дюйма. Перед установкой отвод промазывается герметиком и обжимается хомутом вместе с оболочками коллектора. 

Боковина изготовляется из такой же панели, как и абсорбер. В ней выполняются дугообразные пазы для установки абсорбера и задней панели. При высоте абсорбера 1.5 м стрела прогиба каждой дуги должна составлять около 25 мм. Установка панелей с изгибом необходима для повышения жесткости каркаса. По контуру боковин на ширине 20-30 мм срезается одна оболочка вместе с перегородками. Оставшаяся оболочка загибается под углом 90° при помощи фена с учетом толщины теплоизолирующей панели. 

На боковинах должны монтироваться также узлы для крепления водонагревателя к основанию. В зависимости от наличных ресурсов и конкретных условий монтажа здесь может быть множество вариантов. Задача несложная, поэтому от рекомендаций воздержусь… 

Представляет интерес также пространство между абсорбером и задней панелью. Оно может использоваться для хранения нагретой воды. Здесь тоже может быть много вариантов конструкции, оставляю этот вопрос на проработку читателям. Не возникает ли здесь аналогий с хорошо известной черной бочкой на сельских душах? Ну, на новом уровне, с использованием достижений… 

Наружное покрытие выполняется из сотовых панелей. При наличии селективного покрытия – чем тоньше оболочки панелей, тем выше КПД водонагревателя. Поскольку они должны быть согнуты, как и абсорбер, то по стойкости к ветровым нагрузкам вопросов не должно возникать. Но, все-таки, допустимые размеры пролетов между опорами желательно уточнить у поставщиков для конкретных исполнений панелей. Обязательно нужно уточнить также стойкость наружных панелей к УФ излучению – для качественных панелей дается гарантия 10-15 лет. Для панелей, расположенных внутри водонагревателя, такая защита не нужна – панели без защиты немного дешевле. Важным аспектом при выборе панелей является также их градоустойчивость. Дать рекомендации на все случаи конечно невозможно, но необходимо помнить, что этот параметр может ограничивать минимально допустимую толщину оболочек панелей. Можно предположить, что градоустойчивость панелей повысится, если накрыть их металлической сеткой из проволоки диаметром 0.2-0.3 мм и ячейками 5-10 мм. Однако провести испытания такого решения я не имел возможности хотя бы из-за отсутствия в нашей местности крупного града на протяжении уже, по крайней мере, нескольких лет. Так что – экспериментируйте, господа, при возможности… Если на абсорбере нанесено неселективное покрытие, то КПД водонагревателя повышается при увеличении количества оболочек (экранов). Так, например, как показали расчеты, при температуре абсорбера/воздуха 40/0 °С полезная мощность при наличии 1-камерной теплоизоляции составляет около 500 Вт/м². 4-камерная изоляция повышает мощность примерно до 550 Вт/м². При температуре абсорбера 100°С, полезная мощность составит, соответственно, 150 и 230 Вт/м². Если принять температуру воздуха равной 20°С, то это увеличит полезную мощность во всех вариантах примерно на 100 Вт/м². Во всех вариантах общая толщина панелей и воздушной прослойки равна 100 мм. При такой толщине активизируются процессы конвекции (расслоения) воздуха. При испытаниях макета отмечалась значительная разница температур наружной оболочки по высоте. Перемещение воздуха идет главным образом в пленочном режиме, движущая сила процесса («тяга») увеличивается при большой высоте абсорбера. Для предотвращения таких процессов в зазоре необходимо разместить гофры из тонкой пленки в наиболее горячей зоне. Может использоваться также более жесткая термостойкая ПЭТ пленка («пленка для запекания»). Пленка должна быть как можно более тонкая. Если жесткость пленки недостаточна, то следует подумать о дополнительных полосках или проволоке… Но я этого не говорил. ))) Вот такой вот вырисовывается водонагреватель с неселективным покрытием… Подчеркиваю – здесь я рассматриваю классическую простейшую компоновку. Есть и более эффективные. Но о них только при условии, что это кому-то интересно… 

Задняя теплоизоляция. Можно без хлопот использовать минеральную вату или пенополиуретан. А можно сделать 3-4 слоя гофр из металлизированной пленки – это даст немного лучший эффект и дешевле. При толщине изоляции 100 мм потери могут составить примерно 0.5 Вт/м² на градус разницы температур абсорбера и воздуха.