当冬天到来时，我们可靠的太阳能牲畜水箱加热器将为您节省给动物浇水的钱以及切冰的时间和精力。

作者：加里·雷萨

这种太阳能储罐每天可节省高达3美元的电费。

典型的储料罐具有较大的裸露水面，会失去热量。它们还具有高导电性的单壁侧面和底部，可与冷空气或冷地面直接接触。如果您的目标是设计一个水箱以最大限度地减少热量损失，那么您没有比典型的镀锌或塑料储罐做得更好的了。通过使用这种易于建造的太阳能牲畜水箱，您可能不需要电箱加热器来防止您的牲畜饮水器在这个冬天结冰。它将在除最极端的冬季天气外的所有天气中提供无冰水。我们在蒙大拿州两个寒冷的冬天使用它，如果它在这里有效，它应该在任何地方都可以工作。

被动式太阳能水箱

牲畜浇水器围绕标准镀锌金属储罐建造，该储罐周围环绕着绝缘良好的外壳。外壳的南墙是一个双层玻璃太阳能集热器。使用两层波纹塑料（双层玻璃）可减少罐体隔夜热损失。金属罐壁就在集热器玻璃后面，充当集热器吸收器。阳光透过玻璃照射到水箱壁上，使水箱壁和水变热。水箱壁被漆成黑色，以有效地吸收来自太阳的热量。饮水器有一个盖子，开口刚好足够大，让动物喝水，这限制了水面的热量损失。

虽然这种设计很简单，但它也很高效。

它隔热良好。热损失远远小于裸金属或塑料罐。
太阳能集热器在阳光明媚的日子里增加热量，双层玻璃减少了集热器的热量损失。
太阳能集热器如果在低温下运行，效率更高。水只需要加热到华氏 32 华氏度以上。这允许吸收器（罐壁）冷却运行，从而减少玻璃的热量损失。如果水箱壁需要加热才能使系统工作，则收集的热量的较低百分比将传递到水中。
水提供热质量，因此所有可用的太阳能都可以有效地储存。
盖子进一步减少了水面的热量损失。

我们测量了旧水箱（裸露的镀锌水箱）中电加热器的能耗，在温和的冬季天气中，每天8.5千瓦时，夜间低温约为15至30度，白天最高温度约为25至40度。我们估计“真正的”冬季天气的能源使用量约为每天30千瓦时，这将花费约3美元，每天产生约50磅的二氧化碳排放量！

太阳能加热的牲畜饮水机很少需要电加热器。如果你在一夜之间在水面上结了一点冰，它通常会在当天晚些时候融化。

在冬天有几次——当我们有几天的温度低于 10 度，没有太多的阳光——我们需要一个电箱加热器来防止水结冰。然而，即使在这些极端情况下，加热器使用的功率也会大大降低，因为它在维持温度方面的工作较少。

马匹似乎从容不迫地驾驭着新坦克。我们认为他们可能很难把头伸进这个相当小的开口，但他们没有问题。

太阳能储罐材料

我们用于这个项目的水箱长 6 英尺，宽 2 英尺，高 2 英尺，末端为圆形。这些水箱的价格约为 100 美元，但如果您有牲畜，您可能已经有一个。以下价格是新材料的估计值。如果你有一个废品堆，其中大部分可能是免费的。您还可以查看当地的仁人家园ReStore以获取廉价的材料。

如果您每天花费 3 美元购买电箱加热器，那么太阳能加热的水箱将在短短两个月内收回成本！太阳能储罐的总成本约为183美元。

3 张 3/4 英寸外部胶合板，75
美元 6 8 英尺 2 x 4 螺柱，14
美元 40 平方英尺 1 1/2 英寸刚性绝缘板，28
美元 2 张聚碳酸酯玻璃，42
美元 玻璃封盖条，5 美元 黑色和混合错误油漆，5
美元 1 罐聚氨酯泡沫绝缘材料，4
美元 填缝剂、胶水和螺丝，10 美元

如何建造牲畜饮水机

绝缘罐外壳易于构建。它使用标准的 2×4 木材和胶合板作为外壳，坚固但廉价的波纹聚碳酸酯玻璃作为收集器，以及标准聚苯乙烯绝缘板。所有这些材料都可以在五金或木材商店买到。

1. 构建框架。包围镀锌库存罐的盒子用 2 x 4s 框架。确保框架足够大，以允许绝缘层的厚度。框架应足够高，使盖子紧贴水箱的上边缘，以防止空气渗入。允许水箱下方绝缘层的高度。对所有关节使用胶水（加上钉子或螺钉）。

2. 切割侧面并将其固定在盒子上。将四分之三英寸的外部胶合板连接到盒子的侧面和背面。保持正面打开以用于收集器玻璃。

3. 切割并适合盒子的顶部和底部。切出水箱的顶部和底部胶合板。此时安装底部。最后一步，将要安装的顶部留出。顶部有一个孔，允许牲畜进入水中。涂漆并密封整个盒子。填缝所有接缝以防止空气渗入。

4.安装绝缘板。切出绝缘板并将其安装到水箱的底部和侧面。我们在框架之间使用了 1 1/2 英寸的绝缘板 2 x 4s，在框架内部加上第二层 2 英寸的绝缘板，但这可能有点矫枉过正。如果您选择使用额外的绝缘层，请确保使水箱外壳足够大以容纳绝缘层。

5. 安装玻璃。将两层波纹聚碳酸酯玻璃安装到盒子的前开口。Suntuf 波纹聚碳酸酯坚韧、高透明且耐高温。许多五金店都有库存。用Suntuf为此目的销售的泡沫条密封波纹的开口端。

6.安装镀锌罐和盖子。将水箱的南壁涂成黑色并使其干燥。然后将镀锌罐放入盒子中。这将是测量与水箱上的排水塞对齐的水箱排水配件的好时机。用玻璃纤维、皱巴巴的报纸或膨胀的泡沫绝缘材料填充泡沫板和水箱之间的开放区域，以防止空气流通。仅使用螺钉将盖子固定下来，以便轻松卸下。确保盖子紧贴水箱的上边缘和框架。如果要使用电箱加热器，请为电源线留出一个空间，以便通过盖子或绝缘盒安装。在盒子外面涂漆。我找到了一加仑混合错误的油漆，价格为5美元。

更详细的施工信息可在Build It Solar上找到。

使用水箱

关于如何充分利用太阳能牲畜饮水机的一些提示：

调整水箱的方向，使玻璃墙大致朝南（西南到东南是可以的）。避免在上午 9 点至下午 3 点之间将其放置在树木或建筑物阻挡阳光的地方。
在寒冷的天气里，如果你保持水箱相当满，水不太可能结冰。
将水箱安装在水平点上。如果您将水箱放在洗过的砾石底座上或经过 4 x 4 处理的底部，它应该可以使用很长时间。

在夏天，您可能希望从外壳中取出水箱，或者至少盖上太阳能集热器并取下盖子。否则，温水会促进藻类生长。

您可以将水箱外壳用作微型温室来种植西红柿或其他温暖天气的植物。

您还可以用螺栓连接绝缘盒的角落，以便可以拆卸以进行夏季存储。重新组装盒子时，请注意不要在可能泄漏空气的角落留下任何间隙。

水箱改进

坦克的当前设计效果很好，但总有办法进行改进。

玻璃保护。虽然马似乎对损坏玻璃不感兴趣，而且聚碳酸酯非常坚硬，但如果您认为您的库存会损坏玻璃，您可能需要保护玻璃。收集器玻璃上的猪面板应该可以完成这项工作。

更好的盖子。盖子设计可以更好地保护水箱水面免受寒冷的影响 – 并且是防库存的 – 将是一个很好的改进。这是剩余的主要热量损失，即使在极端条件下，减少它也可能消除对任何补充热量的需求。如果您经常访问储罐，在非常寒冷的天气里，在晚上使用盖子在饮水口上可能会效果很好。

绝缘等级。底部、侧面和背面的 3 1/2 英寸泡沫板绝缘材料可能矫枉过正。有了这么多的隔热材料，大部分计算出的热损失是通过集热器玻璃和水面进行的。将绝缘层降低到2英寸可以节省资金，并且可能不会降低性能。

消除太阳能集热器。如果水箱的位置很少或没有阳光，只需在水箱周围一直使用绝缘材料即可。这仍然应该显着减少冰的形成。水有很多热质量，需要从大约 50 度（直接从消防栓喷出的水的典型温度）冷却到 32 度才能开始形成冰。如果使用隔热材料降低热损失率，水需要一段时间才能冷却到足以形成显着的冰。

使用带加热器的水箱。该水箱可在极冷或多云天气下与恒温控制的电储罐加热器一起使用。水箱保温将大大降低加热器的功耗，但对于大多数地方来说，加热器不是必需的。

编译陈讲运

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