Collettore solare con bottiglie di plastica: guida passo passo per il montaggio del dispositivo solare

Il concetto di energia alternativa per molti proprietari di case private e case di campagna è associato a costosi pannelli solari, turbine eoliche o pompe di calore. Nessuno immagina che in poche ore e con pochi centesimi si possa costruire un collettore solare con bottiglie di plastica per rifornirsi di acqua calda per tutta la stagione calda.

Le spiegheremo come realizzare un sistema efficace per la preparazione di acqua sanitaria utilizzando materiali di scarto. Nell'articolo che Le proponiamo troverà una descrizione dettagliata delle strutture e dei metodi di costruzione di sistemi la cui efficacia è stata testata nella pratica. Seguendo i nostri consigli, assemblerà senza difficoltà un dispositivo utile per la casa.

Specifiche dell'impiego dei collettori solari

La differenza principale tra un collettore solare e i vari tipi di sistemi solari termici consiste nella ciclicità del funzionamento. In altre parole – in assenza di sole non ci sarà alcuna energia termica.

È evidente che nelle ore buie la produttività di un sistema autonomo di acqua calda sanitaria con collettore solare si riduce a zero. La produzione di calore del collettore solare è determinata dalla durata del giorno, che dipende dalla latitudine geografica e dal periodo dell'anno.

Un collettore solare fai da te permetterà di risolvere non solo il problema della fornitura di acqua calda per una casa non collegata alla rete centrale, ma anche i problemi di riscaldamento.

Anche le caratteristiche climatiche della zona hanno un notevole impatto sul livello di produttività del collettore solare. Se la zona è caratterizzata da frequenti nebbie o il sole è spesso nascosto dalle nuvole, la produttività del collettore solare diminuisce significativamente.

Tuttavia anche in questo caso il collettore solare per riscaldamento e/o riscaldamento dell'acqua rimane efficiente, grazie alla capacità di catturare anche i raggi diffusi.

Caratteristiche costruttive e principio di funzionamento

L'elemento principale della versione standard del collettore solare è l'adsorbitore costituito da una piastra di rame con un tubo. La piastra si riscalda rapidamente sotto l'azione dei raggi solari, trasmettendo il calore al tubo e al fluido in esso contenuto. Grazie alla circolazione naturale o forzata, il calore così ottenuto viene poi trasportato in tutto l'impianto.

Sotto l'azione dei raggi solari, la piastra di rame si riscalda e trasferisce il calore al fluido termovettore presente nel tubo.

Per aumentare l'efficienza dell'adsorbitore, è necessario dotarlo delle proprietà fisiche adeguate. Innanzitutto, occorre aumentare la capacità di assorbimento dell'adsorbitore e ridurre al minimo la riflessione dei raggi solari. La soluzione più semplice è applicare della vernice nera sull'adsorbitore.

Per migliorare l'efficienza dell'adsorbitore, è necessario coprirlo con un vetro trasparente. Il vetro comune riflette una parte dei raggi solari.

È meglio utilizzare un vetro speciale a basso contenuto di ferro oppure applicare un rivestimento antiriflesso. Per evitare che il vetro si sporchi, il corpo del collettore solare dovrebbe essere reso ermetico.

Nonostante i molti metodi per migliorare il funzionamento e aumentare le prestazioni del collettore solare, a causa dell'imperfezione della struttura, questo indicatore è ancora lontano dall'essere ideale. Considerando il principio di funzionamento del collettore solare e i metodi per aumentarne l'efficienza, proviamo a creare un modello semplice ed economico utilizzando materiali di recupero.

Assemblaggio dell'unità con materiali di scarto

Oltre alla economicità e alla semplicità di assemblaggio, la versione con bottiglie di plastica si differenzia dai dispositivi solari standard in quanto i collettori solari piani funzionano male nelle ore mattutine e serali.

La forma convessa delle bottiglie garantisce una penetrazione quasi verticale dei raggi solari anche al tramonto e all'alba, assicurando così l'efficienza del dispositivo sia nelle ore mattutine che serali.

Grazie alla forma convessa delle bottiglie di plastica, il dispositivo, anche in posizione orizzontale, è in grado di catturare i raggi del sole nascente e calante.

Esistono diversi metodi distintivi per realizzare un sistema funzionante per ottenere acqua calda utilizzando bottiglie di plastica:

• Il collettore solare funge da serbatoio di accumulo in cui l'acqua viene riscaldata e poi scaricata;
• Il collettore solare è collegato a un serbatoio di accumulo, garantendo il riscaldamento dell'acqua e la sua circolazione naturale;
• Le bottiglie di plastica del collettore fungono da serbatoio per l'acqua;
• Le bottiglie di plastica fungono da contenitori ermetici per conservare il calore.

Inoltre, i collettori solari possono differire per le loro caratteristiche costruttive. Ciò è legato sia al metodo di fissaggio delle bottiglie sia al loro posizionamento.

Variante con accumulo di acqua riscaldata

Per la realizzazione del collettore solare sarà necessario un tubo in polipropilene di diametro 50 mm, a cui verranno collegate bottiglie di plastica, il cui numero è determinato dal diametro del tubo. Per il modello sono state prese 15 bottiglie di plastica, quindi la capacità operativa del collettore solare è di 30 litri.

I giunti di collegamento delle bottiglie con il tubo in polipropilene vengono sigillati con sigillante siliconico, prevenendo la perdita d'acqua.

Per collegare le bottiglie in un sistema unico, nel tubo in polipropilene destinato all'acqua calda sanitaria, è necessario forare dei fori. La soluzione ideale è stata l'uso di una punta a piuma per legno da 26 mm di diametro.

Con queste dimensioni si garantisce la massima densità di collegamento, e la bottiglia viene avvitata con forza nel foro grazie alla sua filettatura. Per garantire la massima tenuta, i giunti possono essere sigillati con sigillante siliconico, ma è meglio usare colla a caldo.

Per ottenere l'effetto dei vasi comunicanti, nella parte superiore di ciascuna bottiglia è necessario praticare dei fori di circa 2 mm di diametro.

Dopo aver collegato le bottiglie, da un lato del tubo viene inserito un raccordo, che sarà poi collegato all'impianto idrico per l'alimentazione dell'acqua. Dall'altro lato occorre inserire un rubinetto attraverso il quale l'acqua riscaldata verrà scaricata nel serbatoio di accumulo.

Tuttavia, sotto il peso dell'acqua riempita, un tale dispositivo per l'uso domestico dell'energia solare potrebbe perdere la sua integrità. Pertanto sarà opportuno realizzare una cassa. Per la sua costruzione sarà necessaria una tavola larga 150 mm.

Per aumentare l'efficienza del collettore solare, sul fondo della cassa si può posare polistirolo espanso o polistirene espanso di spessore 50 mm e coprire con carta stagnola.

Dopo aver installato il collettore solare nel luogo di suo utilizzo, le bottiglie di plastica devono essere verniciate di nero per assorbire più efficacemente i raggi solari.

Con la verniciatura in nero aumenta la capacità di assorbimento della plastica e migliora l'efficienza del riscaldamento dell'acqua.

È preferibile utilizzare vernice opaca e applicarla a spruzzo da una bomboletta aerosol. Resta da coprire la cassa con il vetro, aumentandone così la tenuta, e collegarla al sistema di alimentazione dell'acqua fredda e al sistema di scarico dell'acqua calda pronta per l'uso nel serbatoio di accumulo.

Dall'esperienza pratica è noto che la plastica non tollera le alte temperature, che causano la sua deformazione. Nelle giornate di sole intenso, la temperatura dell'acqua riscaldata può superare i 65 gradi, provocando la deformazione della plastica.

Per questo motivo è meglio evitare del tutto la sigillatura aggiuntiva della cassa con il vetro, oppure utilizzarlo solo in caso di tempo nuvoloso.

Metodo con circolazione dell'acqua da riscaldare

Il sistema del dispositivo del collettore solare è simile alla prima variante, ma presenta una serie di differenze costruttive.

Per la realizzazione del collettore saranno necessari i seguenti strumenti e materiali:

• Tubo in PVC di diametro 20 mm con gomiti e raccordi a T;
• Tagliatubi a rulli;
• Svasatori per smussi;
• Primer (detergente);
• Bottiglie di plastica;
• Tetrapak di latte o succo;
• Taglierino;
• Cartone;
• Vernice opaca nera resistente al calore;
• Serbatoio di accumulo.

Per il montaggio avremo bisogno di un tubo in PVC di diametro 20 mm. La parte orizzontale del tubo deve essere tagliata in segmenti, ai quali verranno collegati gomiti e raccordi a T mediante saldatura a freddo. La parte inferiore del collettore solare avrà lo stesso aspetto. Alla fine otterremo un sistema chiuso, ma procediamo con ordine.

Particolarità dell'incollaggio dei tubi in PVC

Per ottenere un taglio di qualità è meglio utilizzare un tagliatubi dotato di rulli. Dopo il taglio, dalla parte interna del tubo è necessario rimuovere lo smusso utilizzando apposite frese per smussi.

Dopo aver misurato la profondità dei raccordi a T e dei gomiti, è necessario segnare l'estremità del tubo da collegare e trattare le estremità dei tubi e dei raccordi con primer (detergente).

Grazie al movimento scorrevole della parte tagliente, il tagliatubi a rulli evita deformazioni della sezione e formazione di bave sul bordo durante il taglio.

Il passo successivo sarà l'applicazione e la distribuzione della colla sulla parte esterna del tubo e sulla parte interna del raccordo. La colla va applicata con un pennello, la cui dimensione deve essere inferiore al diametro dei tubi. Resta da inserire il tubo nel raccordo a T o nel gomito preparato e ruotarlo di un quarto di giro per distribuire uniformemente la colla.

Bisogna tenere conto che il lavoro di incollaggio di un gomito o di un raccordo a T deve essere completato entro 30 secondi. Dopo la fissazione, è necessario rimuovere i residui di colla.

Procedura di costruzione del collettore solare

Dopo aver preparato il tubo superiore e avervi collegato i tubi verticali, si può procedere alla preparazione delle bottiglie di plastica. Nel modello di collettore solare presentato ci sono 4 tubi verticali lunghi 105 cm; su tale lunghezza è possibile posizionare 5 bottiglie di plastica. Quindi per assemblare il collettore saranno necessarie 20 bottiglie di plastica identiche.

Da ogni bottiglia è necessario rimuovere il fondo. A tale scopo, occorre realizzare una semplice sagoma da un pezzo di cartone arrotolato a tubo lungo 30 cm. Utilizzando la sagoma e un taglierino, si rimuove il fondo delle bottiglie. Dopo aver preparato le bottiglie, si può procedere alla realizzazione dell'assorbitore, che assorbirà l'energia solare.

L'uso di una semplice sagoma di cartone consente di eseguire rapidamente il taglio e ottenere bottiglie della stessa dimensione.

Come assorbitore utilizziamo i tetrapak usati di succo o latte. Devono essere tagliati, lavati accuratamente e asciugati. Per migliorare la loro capacità di assorbimento, si consiglia di applicare una vernice nera opaca. Il modo più semplice è farlo utilizzando una vernice spray tramite nebulizzazione.

L'infilamento sequenziale delle bottiglie di plastica consente di inserire facilmente al loro interno i tetrapak piegati.

Dopo aver preparato le bottiglie e i tetrapak, si può procedere al montaggio del dispositivo solare. Per prima cosa, infilare sul tubo verticale una bottiglia di plastica con il collo in avanti e inserirvi un tetrapak. Allo stesso modo, si infilano tutte le bottiglie sui tubi verticali, che poi devono essere collegati ai raccordi a T e ai gomiti del tubo inferiore, simile a quello superiore.

Per dare rigidità al collettore solare realizzato, è necessario costruire un supporto per esso.

Un semplice pannello di legno conferisce rigidità alla struttura e permette di spostare facilmente il collettore solare nel luogo di utilizzo.

Come nel primo caso, si può collocare il collettore in una cassa di legno, ma non è più necessario isolarlo. Poiché ciascuna bottiglia di plastica costituisce una sorta di piccolo serbatoio isolato che, riscaldandosi dall'interno, trasmette calore all'acqua che circola nei tubi.

Particolarità del posizionamento e del collegamento

Per il massimo assorbimento possibile dei raggi solari, il collettore deve essere orientato verso sud. Un angolo di inclinazione di 10-15 gradi è sufficiente affinché il collettore funzioni efficacemente in quasi qualsiasi posizione del sole.

La parte inferiore del tubo va collegata alla parte inferiore del serbatoio di accumulo, mentre la parte superiore va collegata approssimativamente alla sua parte centrale. L'acqua fredda dal contenitore in polimero fluirà attraverso il tubo inferiore nel collettore, dove si riscalderà e salirà attraverso il tubo superiore nel serbatoio.

In questo modo, si realizzerà una circolazione naturale dell'acqua nel sistema autocostruito. Per garantire un'elevata intensità di circolazione dell'acqua, il serbatoio deve essere posizionato leggermente al di sopra del collettore solare, a una distanza di almeno 0,3 m da esso.

Con un corretto collegamento del collettore solare al serbatoio di accumulo, si garantisce la circolazione naturale dell'acqua.

È necessario considerare che quando l'acqua fredda entra nel serbatoio dalla rete idrica, si mescola attivamente, riducendo l'efficienza del collettore. Per evitare ciò, si può dotare l'ingresso del serbatoio di un riduttore turbolento, che consiste in un tubo tappato con molteplici fori.

L'acqua attraverso il riduttore scorre dolcemente, permettendo all'acqua fredda di rimanere negli strati inferiori, da dove viene prelevata per il collettore solare.

L'uso del riduttore turbolento aiuta a evitare la miscelazione di acqua fredda e calda nel serbatoio di accumulo.

È ovvio che il collettore solare riscalda l'acqua solo durante il giorno e con tempo soleggiato. Pertanto è importante conservare l'acqua calda per utilizzarla durante il giorno e la sera. Per farlo, è necessario isolare il serbatoio di accumulo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video 1. È così che sono nati i primi sistemi solari realizzati con bottiglie di plastica:

Video 2. Un dispositivo praticamente gratuito per il riscaldamento dell'acqua in funzione:

Un collettore solare realizzato con contenitori di plastica per bevande è una soluzione economica per ottenere acqua calda. Tuttavia, in caso di maltempo prolungato, specialmente in primavera e autunno, è consigliabile installare una resistenza elettrica nel serbatoio di accumulo. In questo caso, il collettore solare diventerà parte di un sistema completo che consente di risparmiare denaro in condizioni favorevoli.

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