Calentamiento de aire por el sol. Cómo elegir e instalar un sistema de calefacción solar para su hogar. sistema de calefacción de colector plano

Nacido por Chaos, el gobernante del universo Ra, el guardián luminoso del firmamento celestial Surya, el firmamento de Helios girando alrededor del carro, Yarilo, frenético en sus pasiones: todos los pueblos antiguos del mundo veneraron al Sol, al darse cuenta de que el calor y la luz que emana son el principio fundamental de la vida. La civilización moderna está tratando de encontrar formas de utilizar la energía limpia e inagotable de la luz del día durante los próximos millones de años, eliminando la necesidad de quemar hidrocarburos. La calefacción solar es uno de los pasos en este camino hacia la prosperidad compartida.

Tipos de calefacción solar.

Los métodos utilizados hoy en día para utilizar la energía solar para calentar una casa (y no solo) se pueden dividir en pasivos y activos. El calentamiento pasivo de la casa por el sol proporciona un calentamiento directo del interior debido a la radiación infrarroja. Activo se basa en la recepción de energía térmica o eléctrica en instalaciones especiales, muchas veces situadas en el exterior del edificio, su posterior transformación y distribución para las necesidades de calefacción. La calefacción solar más eficaz de la casa, donde se combinan métodos pasivos y activos.

Deje que el sol entre en la casa: métodos de calefacción pasivos

Ventanas - al sur

Parece que todos deberían entender que al colocar la parte principal de las ventanas en el lado soleado de la casa, dejaremos entrar no solo la luz, sino también el calor en las instalaciones. Sin embargo, al conducir por nuestros pueblos de cabañas, puede ver que una buena mitad de los desarrolladores no se adhieren al principio racional "la casa está en la parte norte del sitio y las ventanas están en el sur". Pero en vano.

Las enormes vidrieras del diseño de ahorro de energía de Eagle Ridge Residence (EE. UU.) están abiertas hacia los lados sur y oeste, lo que permite la máxima calidez y luz en la casa. Desde el norte, el edificio está delimitado por un muro liso y bien aislado.

En invierno, el sol bajo penetra el local en toda su profundidad, y en verano, cuando brilla en su cenit, una visera que sobresale más de dos metros de la fachada de cristal protege del sobrecalentamiento.

pared trombe

En los años 40 del siglo pasado, el ingeniero estadounidense Tromb ideó una "estufa solar". En el lado sur de la casa hay una pared maciza hecha de material resistente al calor (hormigón, piedra, ladrillo macizo), pintada de negro. Hay agujeros en la parte inferior y superior de este acumulador de calor. En el exterior, a poca distancia de la pared, hay una vidriera de vidrio. El sol calienta el hormigón, el aire caliente tiende a subir, entra en la habitación y el aire frío entra en el espacio entre la piedra y el vidrio desde abajo. Se forma una circulación estable de aire caliente en la habitación. Gracias a la invención de revestimientos selectivos para vidrio y piedra (hormigón), la eficacia de la pared Trombe en la versión moderna se ha vuelto notablemente mayor.

El principio de funcionamiento del muro Trombe. Una buena ventaja: se puede usar no solo en invierno para calefacción indirecta de la casa (en la figura de la derecha), sino también en verano para ventilación (izquierda)

Desarrollo lógico del muro de Trombe. Es una caja plana hueca (panel), colocada oblicuamente para un mejor atrapamiento de la radiación. La barandilla superior del panel es transparente a la radiación infrarroja, y un tabique lo separa a lo largo del mismo. Pintado de negro, el tabique se calienta, el aire caliente sube y entra en la habitación. El aire no calentado de la habitación penetra en la parte inferior fría del colector.

El colector solar de aire pasivo es el dispositivo más simple. La calefacción solar de bricolaje está al alcance de cualquier campesino económico

Invernadero solar: verduras frescas como bonificación

Invernadero solar anexo a la vivienda. Para "dejar entrar" más sol en la casa, debe aumentar el área de las ventanas. Es problemático hacer que toda la pared sur sea de vidrio en un clima frío, la pérdida de calor será demasiado alta. Separando parte del edificio con paredes de vidrio y techo del local principal de la casa, obtenemos un invernadero solar. Casi no interfiere con la penetración de la radiación infrarroja en las ventanas de la casa, además de esto, la pared exterior dentro del invernadero se calentará. En un brillante día soleado de invierno, el aire en el invernadero solar puede calentarse a una temperatura significativamente más alta que en la casa.

En un día soleado, el invernadero solar puede sobrecalentarse, lo cual es un problema para el verano. Es necesario organizar la ventilación o sombrear las vidrieras.

Para maximizar el uso del calor recibido por el invernadero, es posible organizar el intercambio de aire con viviendas.

El invernadero de una casa solar en Winchester (EE. UU.) está separado de la parte principal de la casa por una enorme pared de almacenamiento de calor con orificios de ventilación que se abren. Tal solución es una combinación de un invernadero solar y una pared Trombe. Los botes de agua instalados en el invernadero ayudan a mantener el calor por más tiempo

El intercambio de aire natural entre el invernadero y la casa es bastante débil y, para aprovechar al máximo la energía, el movimiento del aire es forzado.

El intercambio de aire entre la parte principal de esta casa en Hamptden (EE. UU.) y el invernadero adjunto se organiza a través de un espacio subterráneo, el aire caliente ingresa a las instalaciones desde abajo y el aire frío ingresa al invernadero desde arriba. La circulación de los flujos de aire es proporcionada por un ventilador, la automática lo enciende y apaga en el momento adecuado. En la práctica, esto ya es calefacción solar de una casa privada de tipo activo.

Una ventaja adicional que un invernadero solar brinda a sus propietarios: casi todo el año, puede cultivar vegetales en él o dejar cítricos para el invierno. Es cierto que esto requerirá resolver los problemas de ventilación, humedad, sobrecalentamiento durante el día y heladas nocturnas.

Calentamiento activo: la luz solar es recolectada por colectores de vacío

Colector solar de aire

Un colector solar de aire, equipado con un sistema de transmisión y distribución forzada de energía, es capaz de proporcionar mucho más calor en comparación con una variante pasiva. La tasa de circulación de aire se ajusta automáticamente según la temperatura de la casa y el grado de calentamiento del colector. El aire calentado en los colectores puede entrar directamente en el sistema de ventilación o en el local. Si su temperatura es lo suficientemente alta, también se puede usar para calentar el fluido de transferencia de calor. El exceso de energía durante el día se almacena durante la noche en acumuladores de calor.

Calentamiento solar de aire basado en un colector solar. Desde el panel hueco (1) a través de los canales de aire (6), el ventilador impulsa el aire hacia la sala técnica, donde la automatización, según la situación, lo distribuye a la unidad de preparación de aire (3) o un acumulador de calor masivo (2). ). Al mismo tiempo, la batería de agua caliente (5) también puede calentarse. Durante el día, cuando las habitaciones necesitan calefacción, el sistema funciona en modo B, el aire caliente del colector se envía a las habitaciones. Cuando se alcanza la temperatura requerida en la casa, el flujo de aire se redirige al acumulador de calor, modo A. Por la noche, cuando el colector no proporciona calor, la compuerta cierra el canal que conduce a él, la circulación se realiza entre el calor acumulador y el local.

Colector solar de vacío

El dispositivo más avanzado para la calefacción solar en la actualidad.

Diagrama esquemático de un colector solar de vacío. El líquido absorbente que circula a través de los tubos en forma de U, cuando se calienta, se evapora y asciende hacia el colector. Este último está conectado al circuito del sistema de calefacción y, a su vez, por él circula el líquido refrigerante. El absorbedor da energía al refrigerante, se enfría, se condensa, baja. El ciclo se repite

La calefacción solar de una casa de campo basada en colectores de vacío es mucho más eficiente que otros sistemas solares, sin embargo, además de la generación de calor desigual tradicional de los sistemas solares, tiene tres inconvenientes más significativos: en heladas severas, la transferencia de calor cae bruscamente, las instalaciones son frágiles y caros.

Los colectores solares de vacío deben instalarse de tal manera que estén protegidos de los vandalismos. Esto es especialmente cierto para nuestro país, poner una piedra en un tubo de vidrio es algo dulce.

Los paneles de vacío no están conectados directamente al sistema de calefacción. Como mínimo, se necesitan tanques de compensación para suavizar la generación de calor desigual.

El esquema "correcto" para conectar un colector solar de vacío al sistema de calefacción. El calor no se transfiere directamente, sino que a través de un intercambiador de calor, el exceso de calor durante el día se almacena en un acumulador de calor (tanque de inercia) para la noche. Tenga en cuenta que el diagrama muestra una caldera de calefacción "normal", el sistema solar solo lo complementa

Los paneles solares eléctricos solo se pueden usar indirectamente para calefacción. No es razonable gastar electricidad en la calefacción de espacios directamente, se puede usar de manera más racional. Por ejemplo, enviar ventiladores y automatización de sistemas solares activos para trabajar.

Por qué las plantas solares no se ven en los techos de nuestras casas

Internet está repleto de materiales promocionales con bellas imágenes que hablan sobre los extraordinarios beneficios de los sistemas solares. Los artesanos publican videos en youtube sobre el tema "calentar del sol con sus propias manos" sobre sus propios conocimientos, recopilados de rodillas a partir de materiales improvisados. La web está repleta de artículos entusiastas que publican sobre los beneficios milagrosos de la calefacción solar. Sin embargo, ¿cuántas casas con colectores solares en el techo han aparecido en los últimos años cerca de su casa? ¿Nadie? ¿Cuáles son las razones por las que la calefacción con energía solar no se reconoce en nuestra área?

• Desafortunadamente, la energía solar para calentar el hogar no llega cuando ni donde se necesita. Hace frío más cerca de los polos, en invierno y de noche. Y la máxima radiación solar cae sobre las regiones ecuatoriales, en el verano y durante el día. Los acumuladores de calor, como mínimo, ayudan a suavizar las fluctuaciones diarias, pero no estacionales.

Mapa de la intensidad de la distribución de la luz solar sobre el territorio de Rusia. En la parte occidental del país, donde vive la mayor parte de la población, hay poco sol. Y en el este de Siberia, donde la proporción de radiación es notablemente mayor, hace frío, lo que dificulta el uso de sistemas activos. Por cierto, los paneles solares que generan electricidad no son tan sensibles a las heladas severas. Ya se han construido plantas de energía solar bastante potentes que funcionan con éxito en la fría pero soleada Yakutia.

• La calefacción pasiva con energía solar es ineficiente y no puede calentar seriamente la casa en las condiciones del invierno ruso. “Ventanas orientadas al sur” es un método de diseño realmente útil que no cuesta nada pero ayuda a optimizar los costos de calefacción. Pero una vez relativamente populares en los Estados Unidos, los invernaderos solares, las paredes Trombe y sus derivados se desvanecieron gradualmente incluso en su tierra natal.

• Los sistemas de calefacción solar activos para una casa privada son muy caros, se deberá pagar mucho dinero por el equipo. La operación, contrariamente a algunas afirmaciones, no es gratuita: se consume electricidad, se requiere mantenimiento del equipo. A los precios actuales, en comparación no solo con el gas natural barato, sino incluso con pellets bastante caros, combustible diesel, la instalación de un colector solar de vacío en la gran mayoría del territorio de la Federación Rusa nunca dará sus frutos, el período de recuperación excede la vida útil del equipo. Solo en algunas regiones del sur del país, los sistemas de calefacción solar para una casa privada pueden no ser rentables bajo ciertas condiciones.

Estación científica en la isla de Olkhon (Rusia). El uso de colectores de vacío (a la derecha en el techo) para preparar agua caliente y paneles solares (a la izquierda) para generar electricidad tiene sentido, porque no hay comunicaciones centrales en esta rocosa isla de Baikal. Sin embargo, para la calefacción completa en el clima de Buriatia, los sistemas solares no son suficientes, las estufas "normales" calientan la casa, cuyo combustible se importa del "continente", porque es imposible hostigar el bosque local para obtener leña.

¿Cómo están las cosas en Europa?

¿Por qué, cuando viajamos por Europa occidental, vemos (aunque no tan a menudo) colectores solares en los tejados de las casas? Las razones son varias: el alto costo de los combustibles tradicionales, el clima templado, más días soleados. No es coincidencia que la calefacción solar sea tan poco común en la Gran Bretaña nublada como lo es aquí. Y, lo más importante, en aquellos países donde el sistema de calefacción solar es una realidad práctica, existen programas de apoyo, hasta la mitad del costo del equipo lo paga el estado. En realidad, los colectores solares son de poca utilidad para la calefacción, se utilizan principalmente para preparar agua caliente, en un clima soleado en verano es realmente posible satisfacer completamente las necesidades de suministro de agua caliente. Por cierto, sobre todo en los tejados de las casas se pueden ver paneles solares que generan electricidad. Es más rentable producir electricidad, y la generación desigual no es un problema, porque en cualquier momento del día las redes eléctricas centrales compran la electricidad recibida en una casa particular. Además, el pago es a una tasa mayor. Una vez más, el equipo casi no requiere mantenimiento ni reparación. Hoy podemos decir con seguridad que a escala mundial, la energía solar, si bien aún no es competidora de la tradicional, tiene un gran futuro. En cuanto a las perspectivas de la calefacción solar, la situación no está clara. Los sistemas existentes ya han agotado su potencial, aún no se vislumbran nuevos enfoques y el costo de los combustibles tradicionales está cayendo, lo que reduce el atractivo de los sistemas de calefacción solar.

"Tejados soleados" de Baviera. Todos los paneles que vemos en la foto son eléctricos, los alemanes racionales no consideran que la calefacción solar sea particularmente rentable, incluso si el estado asume la mitad del costo de instalar sistemas solares.

Para aquellos lectores que estén profundamente interesados ​​en el tema del uso de la energía solar para el soporte vital en el hogar, recomendamos que analicen críticamente los materiales promocionales y se comuniquen con profesionales, preferiblemente con experiencia en la instalación y operación de instalaciones solares.

Video: calefacción solar de aire hágalo usted mismo

En la mayoría de las regiones de Rusia, se gastan enormes cantidades en calentar edificios residenciales. Esto obliga a los propietarios a buscar oportunidades adicionales en esta área. La energía de la radiación solar es respetuosa con el medio ambiente y libre de calor. Usando tecnologías modernas, es posible usar energía solar para calentar espacios en las regiones del centro y sur de Rusia.

Posibilidades de las tecnologías modernas.

La superficie de la tierra recibe una cantidad diferente de energía solar, todo depende de la ubicación del territorio en relación con el ecuador y la estación. Por ejemplo, en el Ártico, el sol es mucho menor que en la parte ecuatorial. Además, la radiación solar es más intensa en verano que en invierno. Al calcular los valores promedio, los expertos determinaron que en una hora un metro cuadrado de la superficie terrestre recibe unos 160 W de energía solar. Los sistemas modernos son altamente productivos, lo que permite utilizar la energía de la radiación solar en casi cualquier lugar.

Para obtener la máxima eficiencia en el uso de la energía solar se utilizan dos métodos:

• Calentamiento directo de colectores térmicos. La luz solar directa calienta los colectores térmicos, que a su vez transfieren calor al líquido del circuito de calefacción y al sistema de suministro de agua caliente. Los colectores térmicos pueden ser de tipo abierto y cerrado, pueden tener forma plana o esférica. La energía térmica recibida de los colectores se puede utilizar para calentar el medio de trabajo en el sistema de suministro de agua y el refrigerante en el sistema de calefacción.
• El uso de paneles solares. En este caso, la energía solar se convierte en electricidad, que posteriormente se transmite al consumidor a través de un sistema especial.

El desarrollo de soluciones para la captación, acumulación y aprovechamiento de la energía solar avanza con bastante rapidez. Sin embargo, hay muchos aspectos positivos y negativos en esta área.

Ventajas y desventajas del uso de colectores solares y baterías.

La principal ventaja en el uso de sistemas de calefacción solar es la disponibilidad general. En segundo lugar está la ausencia de emisiones. La energía solar se considera la forma de energía más ecológica y natural.

Además, el funcionamiento de los paneles solares y colectores es silencioso, y la ubicación en la cubierta del edificio ahorra espacio útil.

El principal inconveniente en el uso de la energía solar para el hogar, los consumidores experimentan la iluminación intermitente. Por ejemplo, por la noche no hay posibilidad de recolectar energía, y en invierno, cuando se requiere una gran cantidad de calor, las horas de luz son más bien cortas.

Además, es necesario monitorear constantemente la limpieza de los paneles para no reducir la eficiencia. También se debe tener en cuenta que la depreciación de los equipos, el funcionamiento de la bomba de circulación y la electrónica de control requieren costos constantes.

Colectores solares de tipo abierto

El diseño de los colectores solares abiertos se realiza en forma de un sistema de tubos, desprotegidos de influencias externas. En el interior de este sistema circula un refrigerante, que se calienta directamente con los rayos del sol. Los tubos se fijan en el panel portador en forma de serpiente o con apilamiento paralelo de filas y salida a la tubería de derivación. Los tubos se pueden llenar con agua, gas, aire o anticongelante.

El diseño simple y la falta de aislamiento hacen que los colectores abiertos sean asequibles para casi todos los consumidores. Además, los artesanos del hogar tienen la oportunidad de hacer calefacción solar de una casa privada con sus propias manos.

La falta de aislamiento en los tubos del sistema no permite almacenar la energía solar recibida, por lo que dichos sistemas tienen una eficiencia muy baja. Su uso principal es para calentar agua en piscinas y duchas en verano. En la mayoría de los casos, los residentes de regiones cálidas y soleadas utilizan colectores de tipo abierto, donde la temperatura del aire y el agua calentada no tienen diferencias significativas. La mayor eficiencia de trabajo se observó en un clima soleado en ausencia de viento.

Colectores solares de tipo tubular

Para ensamblar un colector solar tubular, se utilizan tubos separados llenos de agua, gas o vapor. Este diseño es uno de los tipos de sistemas solares abiertos, pero con un refrigerante más, más protegido de los efectos negativos de factores externos. Esto incluye instalaciones de vacío, dispuestas según el principio de un termo.

En un colector solar tubular, los tubos están dispuestos en paralelo con conexiones individuales al sistema general. Esto le permite reemplazar un tubo averiado con un elemento nuevo sin comprometer el funcionamiento de toda la estructura. Además, el sistema se puede montar directamente en la cubierta del edificio, lo que simplifica enormemente el proceso de instalación.

La principal ventaja de un colector solar tubular es la forma cilíndrica de los elementos principales. Gracias a esto, la energía solar se recolecta a lo largo de las horas del día, y esto no requiere la instalación de dispositivos adicionales que controlen el movimiento del sol.

Dependiendo de las características de diseño, los colectores solares se dividen en dos tipos: pluma y coaxial.

Los tubos de tipo coaxial tienen cierto parecido con un termo convencional. Su diseño consta de dos matraces con aire bombeado entre ellos. La superficie interior del primer matraz está recubierta con una sustancia altamente selectiva que es capaz de absorber al máximo la energía solar. Es esta capa la que sirve como una especie de conductor de energía térmica para el intercambiador de calor interno, que consta de placas de aluminio. Sin embargo, esta etapa se caracteriza por un gran número de pérdidas de calor no deseadas.

Los tubos tipo pluma están hechos de vidrio y tienen forma cilíndrica; dentro del cilindro de vidrio se encuentra un absorbedor de plumas. La ausencia de aire en el interior del tubo aumenta significativamente las características de aislamiento térmico. La cantidad de calor transferido desde el absorbedor prácticamente no se reduce, por lo tanto, la eficiencia de dichos colectores es mucho mayor.

La transferencia de calor se realiza mediante un sistema de flujo directo y por medio de un termotubo.

Un termotubo es un recipiente sellado, dentro del cual se vierte un líquido que se evapora, que en la mayoría de los casos es agua a baja presión. Calentado desde las paredes internas del recipiente o absorbente de plumas, el líquido hierve y sus vapores se elevan. Después de la transferencia de energía térmica al refrigerante del sistema de calefacción o suministro de agua caliente, el vapor se condensa en un líquido que fluye por las paredes.

El sistema de flujo directo es un tubo en forma de U con un refrigerante que circula en su interior.

Un refrigerante frío se encuentra en la mitad del tubo y un líquido caliente se descarga a través de la segunda parte. Cuando la temperatura sube, el refrigerante se expande y entra al tanque de almacenamiento para asegurar la circulación natural.

La condición principal para la ubicación del termotubo y el sistema de flujo directo es la creación de un cierto ángulo de inclinación, que no debe ser inferior a 20 grados.

Los sistemas de flujo directo se caracterizan por la mayor eficiencia, ya que el refrigerante se calienta directamente en ellos.

Ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción.

Como todo sistema, los colectores solares tubulares tienen sus pros y sus contras. Entre las ventajas del sistema se encuentran las siguientes:

• Pérdida de calor menor.
• Posibilidad de uso a temperatura del aire bastante baja, hasta -30 grados.
• Alta eficiencia a lo largo de las horas del día.
• Alto rendimiento en regiones de clima frío y templado.
• Baja resistencia al viento, que se explica por el hecho de que los sistemas tubulares pasan a través de sí mismos la mayor parte de las masas de aire.
• La capacidad de calentar el refrigerante a una temperatura alta.
• Larga vida útil.

De las deficiencias del sistema, llama especialmente la atención lo siguiente:

• El sistema no es capaz de limpiar la nieve, el hielo y la escarcha por sí solo.
• Alto nivel de precios.

En cuanto al alto costo, cabe señalar aquí que los colectores tubulares se amortizan en un tiempo bastante corto.

Colectores solares planos cerrados

El diseño de un colector plano es un marco de aluminio con una capa absorbente especial y un revestimiento transparente. También incluye tuberías y aislamiento.

La capa absorbente es una lámina de cobre ennegrecida con excelente conductividad térmica, ideal para la construcción de sistemas solares. El absorbedor absorbe la energía de la radiación solar y la transfiere al refrigerante, que circula por la tubería adyacente.

La parte exterior del panel tiene una protección en forma de revestimiento transparente, para cuya fabricación se utilizó vidrio templado, que es resistente al daño mecánico. Esto le permite crear una protección confiable contra el granizo. El ancho de banda de dicho vidrio es de 0,4 a 1,8 micrones, que es suficiente para la máxima radiación solar. El lado interior del panel tiene una buena capa de aislamiento térmico.

Los paneles planos cerrados tienen una serie de ventajas innegables:

• Construcción sencilla.
• Alta eficiencia cuando se usa en regiones cálidas.
• La presencia de un dispositivo para cambiar el ángulo del panel, lo que le permite elegir la ubicación óptima de la estructura.
• Autolimpieza de heladas y nieve.
• Costo aceptable.
• Larga vida útil, los productos de alta calidad pueden durar hasta medio siglo.

Si el uso del sistema se incluyó en el diseño del edificio, en este caso, puede obtener un gran beneficio.

De las deficiencias, se llama la atención sobre lo siguiente:

• Alta pérdida de calor.
• Una masa bastante grande de la estructura.
• Alta resistencia al viento de los paneles inclinados.
• Bajo rendimiento con cambios de temperatura de hasta 40 grados.

El área de uso de los paneles planos cerrados para calentar el hogar con paneles solares es bastante amplia:

• En verano, los sistemas cubren totalmente las necesidades de agua caliente.
• Entre las temporadas de calefacción, pueden reemplazar los aparatos de calefacción de gas y los calentadores eléctricos.

Características comparativas de algunos tipos de colectores solares

La principal característica de cualquier colector solar es su rendimiento. Dependiendo de las características de diseño y la diferencia de temperatura, se determina la eficiencia del sistema. hay que tener en cuenta que el coste de los colectores de placa plana es muy inferior al de los sistemas tubulares.

Al elegir un colector solar, debe estudiar cuidadosamente los parámetros de los que depende la eficiencia del calentamiento solar de agua y la potencia de la estructura.

Los colectores solares tienen una serie de características bastante importantes:

• La relación entre la energía total y absorbida de la radiación solar se puede determinar a partir del coeficiente de adsorción.
• La relación entre la cantidad de calor transferido y la energía absorbida está determinada por el factor de emisión.
• La relación del área total y de apertura.
• Eficiencia.

El área de apertura debe entenderse como el área de trabajo del colector. Los sistemas de tipo plano se caracterizan por los valores máximos de este indicador. El área de apertura corresponde al área de la capa absorbente.

Formas de conectarse al sistema de calefacción.

Una de las desventajas de los colectores solares es la imposibilidad de un suministro constante de energía. Por lo tanto, al conectarse, es importante elegir un sistema que sea capaz de operar en un modo limitado.

En las regiones del centro de Rusia, los colectores solares se utilizan como fuente adicional de calor, ya que no garantizan un flujo constante de energía. La conexión de colectores solares y baterías a un sistema de suministro de agua caliente y calefacción en funcionamiento tiene algunas diferencias que deben tenerse en cuenta.

Conexión de colectores de calor.

El esquema de conexión está determinado por el propósito directo de la estructura, la mayoría de las veces se utilizan dos opciones:

• Para calentar agua en verano.
• Para calentar el refrigerante en invierno en sistemas de calefacción y agua caliente.

La primera opción se distingue por su sencillez, su funcionamiento se basa en el movimiento natural del refrigerante. Por lo tanto, dicho esquema para el uso de energía solar para una casa privada se puede usar sin una bomba de circulación. El principio de funcionamiento es el siguiente: cuando se calienta con la luz solar, el agua del colector se expande y entra en el tanque de almacenamiento. Se aspira un líquido frío para reemplazar el agua saliente.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para una mayor eficiencia del sistema con circulación natural, es necesario crear un cierto ángulo de inclinación. Además, es importante colocar el tanque de almacenamiento a un nivel más alto que el colector solar.

Para mantener una temperatura alta del refrigerante, el tanque de almacenamiento requiere un aislamiento térmico adicional.

La operación más eficiente del colector solar requiere el uso de un esquema de conexión más complejo.

Se vierte un refrigerante que no se congela en el sistema y se inserta una bomba de circulación. Para controlar su funcionamiento se instala un controlador y sensores de temperatura. El primer sensor muestra la temperatura del agua en el tanque de almacenamiento, el segundo sensor está instalado en la tubería que suministra el refrigerante caliente del colector solar. Tal esquema funciona de acuerdo con el siguiente principio: cuando el agua en el tanque se calienta por encima de los parámetros especificados, la bomba de circulación se apaga y el movimiento del refrigerante se detiene. Cuando la temperatura cae a los valores de control, el controlador enciende la caldera de calefacción.

Cómo se conectan los paneles solares

El esquema de conexión del colector solar, en el que se acumula la energía de la radiación solar, no puede utilizarse para conectar paneles solares. En este caso, deberá instalar adicionalmente un costoso paquete de baterías. Por lo tanto, se debe utilizar otra opción.

La energía de los paneles solares se transfiere al controlador de carga, que está diseñado para suministrar energía constantemente a las baterías y estabilizar el voltaje. Cuando se suministra electricidad al inversor, la corriente continua se convierte en corriente alterna monofásica de 220 V.

Obtener un tipo universal de energía para calentar una casa del sol hace que los paneles solares sean más rentables, pero no se olvide de la menor eficiencia de este sistema. También se debe tener en cuenta que el colector solar no puede almacenar energía, como lo hacen los paneles solares.

Cálculo de potencia

Para utilizar los colectores solares de manera rentable, es importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones de los fabricantes:

• El sistema debe proporcionar agua caliente solo en un 70%.
• No más del 30% de la energía puede ingresar al sistema de calefacción desde los colectores solares.

Solo en este caso es posible lograr un ahorro en los costos de calefacción y suministro de agua caliente en casi un 40%.

Al calcular la potencia del colector para calentar una casa con energía solar, también se debe tener en cuenta la ubicación del sistema, el ángulo de los paneles y la temperatura media anual de la región.

El criterio principal para la comodidad en una cabaña o apartamento privado es la calidez. En una casa fría, incluso los muebles más lujosos no ayudarán a crear condiciones cómodas. Pero para mantener la temperatura óptima para vivir en la habitación, no solo en verano, sino también en invierno, deberá instalar un sistema de calefacción.

Esto se puede hacer fácilmente hoy comprando una caldera de gas, diesel o eléctrica como fuente de calor. Pero el problema es que el combustible para tales equipos es caro y no está disponible en todos los asentamientos. ¿Qué elegir entonces? La mejor solución son las fuentes de calor alternativas y, en particular, la calefacción solar.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

¿Qué es tal sistema? En primer lugar, hay que decir que hay dos opciones para la calefacción solar. Implican el uso de elementos que son diferentes tanto en términos de diseño como de propósito:

• Coleccionista;
• Panel fotovoltaico.

Y si el equipo del primer tipo está diseñado únicamente para mantener una temperatura agradable en la habitación, entonces se pueden usar paneles solares para calentar el hogar para generar electricidad y calor. Su principio de funcionamiento se basa en la conversión de la energía solar y su acumulación en baterías, para que luego pueda ser utilizada para diversas necesidades.

Mira el video, todo sobre este coleccionista:

El uso de un colector le permite organizar solo sistemas de calefacción solar para una casa privada, mientras usa energía térmica. Tal dispositivo funciona de la siguiente manera. Los rayos del sol calientan el agua, que es el portador de calor y proviene de la tubería. El mismo sistema también se puede utilizar como suministro de agua caliente. La composición incluye fotocélulas especiales.

Dispositivo colector

Pero además de ellos, el paquete de calefacción solar incluye:

• Tanque especial;
• avankamery;
• Un radiador hecho de tubos y encerrado en una caja, en la que la pared frontal está hecha de vidrio.

Los paneles solares para la calefacción del hogar se colocan en el techo. En él, el agua calentada pasa a la cámara delantera donde es reemplazada por un refrigerante caliente. Esto le permite mantener una presión dinámica constante en el sistema.

Tipos de calefacción con fuentes alternativas

La forma más fácil de convertir la energía solar en calor es usar paneles solares para calentar su hogar. Se utilizan cada vez más como fuentes de energía adicionales. Pero, ¿qué son estos dispositivos y son realmente efectivos?

Vemos el video, los tipos y sus características de trabajo:

La tarea del colector instalado en el techo del sistema de calefacción solar para la casa es absorber la mayor cantidad posible de radiación solar y luego convertirla en energía que es tan necesaria para una persona. Pero hay que tener en cuenta que se puede convertir tanto en energía térmica como eléctrica. Los sistemas de calefacción solar se utilizan para generar calor y agua caliente. Las baterías se utilizan para generar electricidad. Almacenan energía durante el día y la liberan por la noche. Sin embargo, hoy en día también existen sistemas combinados. Los paneles solares producen calor y electricidad al mismo tiempo.

En cuanto a los calentadores de agua solares para calefacción doméstica, están representados en el mercado por una amplia gama. Además, los modelos pueden tener un propósito, diseño, principio de funcionamiento y dimensiones diferentes.

Varias opciones

Por ejemplo, en apariencia y diseño, los sistemas de calefacción de una casa privada se dividen en:

1. departamento;
2. Vacío tubular.

Según su finalidad, se clasifican en utilizados para:

• Sistemas de calefacción y agua caliente;
• Para calentar el agua de la piscina.

Hay diferencias en el principio de funcionamiento. La calefacción solar con colectores es una opción ideal para casas de campo, ya que no requiere conexión eléctrica. Los modelos con circulación forzada están conectados a un sistema de calefacción común, en el que el refrigerante circula mediante una bomba.

Mire el video, compare colectores planos y tubulares:

No todos los colectores son adecuados para la calefacción solar de una casa de campo. Según este criterio, se dividen en:

• Estacional;
• Todo el año.

Los primeros se utilizan para calentar casas de verano, los segundos en hogares privados.

Comparar con el sistema de calefacción convencional

Si compara este equipo con gas o electricidad, entonces tiene muchas más ventajas. El primero es el ahorro de combustible. En verano, la calefacción solar es capaz de proporcionar agua caliente a las personas que viven en la casa. En otoño y primavera, cuando hay pocos días claros, el equipo puede utilizarse para reducir la carga de una caldera estándar. En cuanto a la época de invierno, normalmente en esta época la eficiencia de los colectores es muy baja.

Mira el video, la eficiencia de los colectores en invierno:

Pero además de ahorrar combustible, el uso de equipos alimentados con energía solar reduce la dependencia del gas y la electricidad. Para instalar calefacción solar no es necesario obtener permiso y cualquiera que tenga conocimientos básicos de fontanería puede instalarlo.

Mire el video, criterios de selección de equipos:

Otra ventaja es la larga duración del colector. La vida útil garantizada del equipo es de al menos 15 años, lo que significa que sus facturas de servicios públicos serán mínimas durante este período.

Sin embargo, como cualquier dispositivo, el colector tiene algunas desventajas:

• Para calentadores de agua solares para una casa privada, el precio es bastante alto;
• Imposibilidad de uso como única fuente de calor;
• Se requiere un tanque de almacenamiento.

Hay un matiz más. La eficiencia de la calefacción solar varía según la región. En las regiones del sur, donde la actividad del sol es alta, el equipo tendrá la mayor eficiencia. Por lo tanto, es más rentable usar dicho equipo en el sur y será menos efectivo en el norte.

Selección e instalación de colectores solares.

Antes de proceder con la instalación de equipos incluidos en el sistema de calefacción, es necesario estudiar sus capacidades. Para saber cuánto calor se requiere para calentar la casa, debe calcular su área. Es importante elegir el lugar adecuado para instalar el colector solar. Debe ser lo más brillante posible durante todo el día. Por lo tanto, el equipo suele instalarse en la parte sur del techo.

Es mejor confiar el trabajo de instalación a especialistas, porque incluso un pequeño error al instalar un sistema de calefacción solar provocará una disminución significativa en la eficiencia del sistema. Solo con la instalación correcta del colector solar, durará hasta 25 años y se amortizará completamente en los primeros 3 años.

Los principales tipos de colectores y sus características.

Si por alguna razón el edificio no es adecuado para instalar equipos, entonces puede colocar los paneles en un edificio vecino y colocar la unidad en el sótano.

Beneficios de la calefacción solar

Los matices a los que debe prestar atención al elegir este sistema se discutieron anteriormente. Y si hizo todo bien, su sistema de calefacción solar solo le brindará momentos agradables. Entre sus ventajas cabe destacar:

• Posibilidad de provisión durante todo el año de la casa con calor, con la posibilidad de ajustar la temperatura;
• Autonomía completa de las redes de servicios centralizados y costos financieros reducidos;
• Uso de energía solar para diversas necesidades;
• Larga vida útil del equipo y raras emergencias.

Lo único que impide que los consumidores compren un sistema solar para calentar una casa privada es la dependencia de su trabajo de la geografía de residencia. Si los días despejados son raros en su área, entonces la efectividad del equipo será mínima.

En las condiciones modernas, el tema de la gestión económica de la economía es más que relevante, lo que está directamente relacionado con el aumento constante en el costo de los portadores de energía habituales, las crisis económicas periódicas y la violación del equilibrio ecológico en nuestro planeta. Cambiar a fuentes alternativas, como calentadores de agua solares, calefacción solar de aire, es una forma de ahorrar dinero y cuidar a las generaciones futuras.

Hoy, para la instalación de equipos apropiados, puede utilizar los servicios de profesionales o instalar calefacción solar de aire con sus propias manos. La segunda opción es 4 veces más rentable, ya que el precio es un factor importante en la toma de decisiones, cuyas consecuencias darán resultados a lo largo de muchos años.

La mejora de las tecnologías previamente existentes juega un papel directo en el proceso de integración de fuentes alternativas de calefacción para locales residenciales e industriales en el sistema económico moderno.

Por lo tanto, para el diseño económica y tecnológicamente correcto del sistema, la instalación de sus elementos, es necesario tener la imagen más completa de las posibilidades de calentar una casa con paneles solares.

Sistemas caseros: cómo se utiliza la energía solar

Sistema solar de calefacción de espacios.

Incluso un maestro novato puede equipar la calefacción solar con sus propias manos, pero trabajar con diferentes tipos de dispositivos tiene algunas diferencias. Estamos hablando de paneles solares y colectores solares.

Los paneles solares le permiten acumular energía y luego usarla para calefacción, para calentar refrigerantes y para alimentar aparatos eléctricos. Las fotocélulas, que son la base de las baterías, son difíciles de fabricar por su cuenta. Por lo tanto, se compran, se conectan en cadena y se fijan en una caja separada, instalando correctamente todos los elementos.

Los colectores solares (sistemas solares) calientan casas privadas, organizando adicionalmente el suministro de agua caliente. No se requieren fotocélulas para el colector. Las revisiones indican que organizar la calefacción solar a partir de materiales improvisados ​​está al alcance de un maestro novato.

Los sistemas solares planos son cajas acristaladas y aisladas con un refrigerante en su interior. El elemento principal de los colectores de vacío son los tubos en los que se convierte la energía.

Entonces, la diferencia es que con la ayuda de una batería puedes producir electricidad y con la ayuda de un colector puedes calentar agua.

Diagrama del sistema solar.

Eficiencia económica del uso de un generador de energía solar

Los paneles solares para calefacción generan energía eléctrica como resultado de reacciones fotovoltaicas. En promedio, un módulo tiene una potencia de 50 a 300 W con una eficiencia de hasta el 30%, que es una cifra baja. El beneficio económico radica en otra producción de energía, eficiente, que permite recuperar los costos ya en 3 años de operación del sistema. Una vez instalada la calefacción con energía solar, puedes olvidarte del problema durante 25 años, ya que este es el periodo que marcan los fabricantes para el funcionamiento de los equipos.

Los parámetros ventajosos de este tipo de calefacción incluyen el ahorro de espacio útil interno, que se logra instalando una batería para calefacción en el techo del edificio. En este caso, se deben seguir ciertas reglas:

Generador.

1. El equipo de calefacción solar está instalado en el lado sur, ya que es donde se concentra la mayor cantidad de calor.
2. El techo no debe ser horizontal, sino inclinado, aproximadamente 45 °.
3. Los paneles solares son bastante pesados, por lo que el sistema de vigas del techo de la casa debe ser fuerte. La amenaza de colapso es más probable en invierno, cuando la nieve se acumula en el techo.
4. En el patio, del lado de la casa donde se encuentran las baterías, no debe haber árboles ni construcciones que creen sombra.

El cálculo del área requerida para las baterías se realiza individualmente, pero puede orientarse teniendo en cuenta los siguientes parámetros: para el carril central para calentar una casa con un área de 100 m2, necesitará alrededor de 30 m2 de baterías. Se debe considerar la necesidad de un lugar aislado en el hogar donde se instalará el equipo que se usará en días nublados u oscuros.

El beneficio económico también está determinado por el tipo de sistema que se conecta a la caldera eléctrica, en particular:

• eléctrico;
• agua.

El primero es el más popular debido a su eficiencia con una pequeña calefacción de grandes áreas de la casa, por ejemplo, calefacción por suelo radiante. El sistema eléctrico es más fácil de ajustar según las condiciones climáticas, el número de personas en la casa. El equipo de calefacción eléctrica es más fácil de instalar y no hay tuberías voluminosas ni radiadores debajo de las ventanas.

Los elementos constitutivos del sistema.

Vulnerabilidad del sistema de calefacción alternativo

El cálculo de la eficiencia de una batería solar para calentar una casa le permite determinar su período de recuperación. Como ya se mencionó, esto es de 3 años, pero sujeto a varias condiciones.

En primer lugar, si no hay suficiente energía y hay que calentar la casa con gas, aumenta el coste de la calefacción solar, lo que conduce a un aumento de los plazos de amortización.

La reducción del costo de operación de los equipos de calefacción solar para el hogar se puede lograr mejorando la eficiencia energética. En otras palabras, antes de cambiar a una fuente de energía alternativa, es necesario cuidar el aislamiento térmico, eliminando la posibilidad de fugas de calor. Las paredes, el techo y el piso con aislamiento, los espacios sellados en ventanas y puertas reducirán los costos de energía, lo que reducirá el período de recuperación.

En segundo lugar, el funcionamiento eficiente de un sistema de calefacción doméstico con paneles solares solo es posible con el cuidado adecuado. La contaminación de la superficie reducirá la eficiencia energética. Por lo tanto, se recomienda limpiar las unidades exteriores al menos una vez cada seis meses.

Calentamiento solar de agua.

Los comentarios de los propietarios de casas con un sistema de calefacción solar indican la necesidad de un sistema de respaldo, como una caldera de gas. En presencia de una red eléctrica centralizada, es posible prever la posibilidad de cambiar su energía en temporadas con un número insuficiente de días soleados. La mayoría de las veces, la necesidad de una fuente adicional de energía surge en el invierno, pero en otoño y primavera, la calefacción con energía solar es económicamente factible.

Principios de funcionamiento de los principales sistemas de calefacción.

Para proporcionar calefacción y suministro de agua caliente en la casa, se utilizan dos sistemas que utilizan diferentes portadores de calor: agua y aire. La disposición de tales sistemas es algo diferente, así como la eficiencia.

El calentamiento solar de agua puede constar de los siguientes elementos:

Dicho calentamiento solar de la casa funciona según el principio de transferencia de calor del agua precalentada que pasa a través de tuberías y dispositivos de calefacción. El cálculo confirma la rentabilidad del consumo del material utilizado para la calefacción, que se logra gracias a la capacidad calorífica del agua. Se cree que cuando se calienta al mismo nivel de temperatura, el agua retiene 4.000 veces más calor que el aire.

Las opiniones de los clientes indican la complejidad de instalar y operar equipos solares de agua, la necesidad de un monitoreo constante del generador. A bajas temperaturas, el agua que llena la tubería se congela y se expande, provocando la destrucción de todo el sistema. Puede instalar equipos solo en el proceso de construcción de una casa o su revisión.

La calefacción solar por aire y el suministro de agua caliente son proporcionados por aire caliente soplado por ventiladores especiales. La diferencia de este sistema es el uso no de bombas, sino de potentes ventiladores.

La calefacción solar por aire tiene un alto nivel de eficiencia, ya que no existen elementos de transmisión en su circuito. El sistema de calefacción se combina con el sistema de climatización, lo que le permite crear y mantener un microclima confortable en la habitación. Debido a la baja inercia, la habitación se calienta muy rápidamente. La calefacción solar por aire ha demostrado su eficacia, y su precio se forma según el volumen de las instalaciones calentadas, las condiciones climáticas anuales promedio y algunos otros factores.

Sistema de calefacción solar por aire.

Antes de comprar el equipo necesario e instalarlo, se requiere calcular:

1. La potencia del aerotermo, teniendo en cuenta que la estancia debe recibir suficiente calefacción, y se deben compensar las pérdidas de calor.
2. El caudal de aire que se calienta.
3. Pérdidas de calor inevitables que ocurren a través de las paredes de la habitación, ventanas, puertas, debido a corrientes de aire u otras razones.
4. El diámetro del conducto, teniendo en cuenta las características aerodinámicas de todo el sistema, que determinará la cantidad de pérdida de presión de aire.

Si el cálculo resultó ser incorrecto, es posible el sobrecalentamiento de los calentadores térmicos, la vibración y el ruido adicional, lo que crea incomodidad y, posteriormente, conduce a la falla del sistema.

Una forma sencilla de calentar tu hogar

La opción más fácil es crear calefacción solar con aire con sus propias manos a partir de cartón corrugado de metal. El cálculo del material es el siguiente: para crear una caja con unas dimensiones de 180x120x15 cm, necesitará madera contrachapada resistente a la humedad de 1,2 cm de espesor en las paredes laterales y 0,7 cm en la pared trasera.

A lo largo del perímetro de la caja terminada, se adjunta una madera de 4x4 cm a la pared posterior, sobre la cual se coloca lana mineral con una capa de 4 cm de espesor.La superficie obtenida después del aislamiento se cose con cartón corrugado y se pinta con pintura negra mate con características resistentes al calor.

El principio de funcionamiento del colector de aire.

En el centro de la caja, se clavan listones, cuyo tamaño corresponde a la distancia de la pared al vidrio, que luego se instalará. Los tablones se clavan en forma de laberinto para crear la circulación de aire necesaria. Se corta un orificio rectangular en la parte inferior de la pared lateral a través del cual se suministra aire. La abertura está protegida por una malla o filtro de aire. El acristalamiento del colector solar se complementa con un sellado cuidadoso de todas las juntas.

En el lado opuesto al orificio de suministro de aire, se corta otro orificio en el que se instala el ventilador. Cuando los rayos del sol golpean el cartón corrugado, se genera calor. Luego se bombeará para calentar la habitación. La calefacción solar de bricolaje le permite obtener unos 60 ° C en la salida a una temperatura de + 10 ° C.

Usamos bajantes para calefacción

El calentamiento solar de aire hecho por usted mismo a partir de cartón corrugado le permite ahorrar en costosos portadores de energía en el período de primavera y otoño, siempre que se calienten áreas pequeñas. La calefacción solar por aire, hecha de tubos de aluminio conductores de calor de sección transversal predominantemente rectangular, tiene un tamaño y rendimiento más impresionantes.

El colector consiste en una caja grande, cuya longitud es igual a la longitud de la casa. Para crear un marco sólido, se utilizan tableros de 3-4 cm de espesor y madera contrachapada resistente a la humedad de 0,8 a 1 cm El principio de crear un colector es el mismo que en el caso del cartón corrugado: la pared posterior de la caja caída es aislado con lana mineral, las paredes laterales - con espuma. La capa de lana mineral se cubre con una lámina de aluminio, a la que se unen los tubos con abrazaderas.

La figura muestra esquemáticamente el principio de funcionamiento de los colectores solares de aire.

El colector hecho de tubos de aluminio, que proporciona calefacción solar de aire, tiene una característica: la entrada y la salida de aire están ubicadas en una parte y están separadas por tabiques de madera. A continuación, se realiza el acristalamiento (se puede utilizar pizarra transparente), pintura e instalación de ventiladores en la entrada y salida.

El colector terminado se instala en ángulo con respecto a la casa y los conductos de aire se llevan a lo largo de una zanja aislada con espuma.

La calefacción solar de aire hágalo usted mismo, creada de acuerdo con la tecnología descrita, en invierno hasta las 15.00 inclusive a una temperatura negativa de al menos 10 ° C, le permite obtener aire en la salida con una temperatura de 65 ° C. El cálculo de la cantidad de calor que se puede obtener en verano arroja cifras aún más impresionantes, por lo que se recomienda hacer sombra al equipo para evitar el sobrecalentamiento.

Calentamos el agua con energía solar

Los calentadores solares de agua se pueden comprar en las tiendas o puede crear uno propio. El precio del equipo depende del volumen del tanque y del número y tipo de tubos. En promedio, estas cifras van desde 26 hasta 80 mil (puedes calentar desde 127 hasta 340 litros de agua).

Puede encontrar cientos de diseños de tales equipos, pero los calentadores de agua solares portátiles tienen la mayor demanda, que, si es necesario, se pueden llevar a la casa de campo o llevarlos de excursión. Las revisiones confirman que la capacidad de tener agua caliente durante todo el día es un argumento serio a favor de crear un colector conveniente.

La parte del futuro calentador de agua que consume más tiempo es el tanque. Para su fabricación, necesitará una lámina de hierro galvanizado, a partir de la cual se corta la base del tanque con márgenes de 2-2,5 cm Después de moldear, las juntas se sueldan cuidadosamente. Un cálculo cuidadoso permitirá hacer el trabajo a partir de una hoja, pero en caso de falla, puede crear una estructura a partir de dos hojas galvanizadas.

Para la bobina se utilizan tubos de cobre o acero de pared delgada con un diámetro de hasta 18 mm, que se sueldan al colector en toda su longitud. De esta manera, se pueden lograr valores de conductividad térmica más altos.

Además, el esquema de trabajo es el mismo que para crear un colector solar de aire. Se derriba una carcasa de caja de madera contrachapada multicapa, cuya parte inferior está aislada térmicamente. Un colector, tanque, tubos están instalados dentro de la caja y reforzados con esquinas metálicas.

Después de eso, la estructura se acristala y se unen los elementos de soporte. Para que el sistema funcione de manera efectiva, debe instalarse de tal manera que los rayos del sol caigan sobre la superficie en ángulo recto.

Los buenos propietarios de casas particulares siempre buscan formas de ahorrar dinero en el calentamiento y calentamiento de agua. Esto ha cobrado especial relevancia en los últimos tiempos, cuando los precios de los servicios públicos tienen una fuerte tendencia alcista casi todos los trimestres. La naturaleza misma viene al rescate con su fuente inagotable de energía: la radiación solar. Al poner en práctica las leyes de la física, los artesanos encuentran formas interesantes de ahorrar dinero al diseñar y ensamblar colectores solares, lo que, probablemente, cualquier propietario puede hacer por su cuenta; solo tiene que poner un poco de esfuerzo y habilidad.

Un colector solar "hágalo usted mismo" se puede hacer de varias maneras y con una variedad de materiales, a veces incluso con aquellos que simplemente "ruedan bajo los pies". , paneles de policarbonato y otros materiales.

Algunas de las formas de hacer colectores se discutirán a continuación, pero primero debe estudiar los diagramas de conexión; por regla general, son aproximadamente comunes a cualquier sistema solar de calentamiento de agua.

Diagramas de cableado del colector de agua solar

El funcionamiento efectivo del sistema solar de calentamiento de agua depende no solo de qué está hecho el colector, sino también de qué tan correctamente se instalará y conectará. Hay muchas opciones para los esquemas de conexión, pero no debe buscar las más complejas, ya que es muy posible usar las básicas que son accesibles y comprensibles.

Versión "verano" del suministro de agua caliente de un colector solar

Este sencillo esquema de conexión del colector solar es aplicable tanto para el calentamiento de agua doméstico como para el doméstico. Si se necesita agua caliente afuera en un edificio de verano, entonces el tanque también se instala en el aire. En el caso de que el agua caliente se distribuya por la casa y el tanque de almacenamiento esté instalado allí.

Opción de conexión de colector "verano"

Este esquema generalmente prevé la circulación natural del agua y, en este caso, la batería del colector se instala 800 ÷ 1000 mm por debajo del nivel del tanque, donde fluirá el agua caliente; esto debe garantizarse por la diferencia de densidad del frío y líquido calentado. Para conectar el colector al tanque, se utilizan tuberías con un diámetro de al menos ¾ de pulgada. Para mantener el agua del acumulador en estado caliente, que alcanzará por el calentamiento del sol diurno, las paredes deben estar bien aisladas, por ejemplo, con lana mineral de 100 mm de espesor y polietileno (si no hay techo). construido sobre la caldera). Pero aún así, es mejor proporcionar un refugio estacionario para el contenedor, ya que si el aislamiento se moja por la lluvia, reducirá significativamente sus propiedades de aislamiento térmico.

La circulación natural no es muy buena para su uso en un sistema con colector solar, ya que crea una ligera inercia en el movimiento del agua en el circuito. Y si la batería y el tanque están lo suficientemente separados, el agua, después de haber pasado por este camino, se enfriará gradualmente. Por lo tanto, para aumentar la eficiencia, a menudo se instala circulación. Esta opción es adecuada para calentar agua solo en la mitad cálida del año, y para el invierno será necesario drenar el agua del sistema, de lo contrario, al congelarse, se romperá fácilmente. t toneladas de rubí.

Esquema "invierno" para conectar el calentamiento solar de agua.

Si planea usar el colector solar durante todo el año, para que el agua no se congele en las tuberías en condiciones de frío extremo, se vierte en el circuito un anticongelante especial, es decir, un líquido anticongelante. El esquema adquiere un aspecto completamente diferente: se instala una caldera de calefacción indirecta. En este caso, el anticongelante calentado en el colector solar pasará por el serpentín-intercambiador de calor de la caldera, calentando el agua del depósito.

Un "grupo de seguridad" está necesariamente integrado en este sistema - automático salida de aire, manómetro y válvula de seguridad, diseñados para la presión deseada. Para el movimiento constante del refrigerante, generalmente se usa una bomba de circulación.

Opción de calefacción solar

Cuando se usa energía solar térmica para calentar una casa, también se usa una caldera de calefacción indirecta conectada al colector, así como para calentar adicionalmente el refrigerante, que funciona con combustible sólido o gas. En los días de otoño o primavera, cuando el sol puede calentar el refrigerante a la temperatura deseada, simplemente se puede apagar la caldera.

Colector solar: una buena ayuda para la calefacción del hogar

Si los inviernos en la región son muy fríos, entonces no se debe esperar una gran eficiencia del colector, ya que durante este período hay pocos días soleados y la luminaria en sí está cerca del horizonte. Por lo tanto, simplemente es necesario calentar adicionalmente el refrigerante y el agua caliente. La única forma en que una batería solar ayudará a ahorrar combustible es que no fluya agua fría, pero ya algo caliente, hacia la caldera, lo que significa que para llevarla a la temperatura deseada, se necesitará menos gas o madera para quemar.

También debe saber que cuanto más grande sea el colector solar térmico, más energía podrá absorber. Por lo tanto, para que un sistema de este tipo pueda generar suficiente calor para calentar la casa, el tamaño del área del colector debe aumentarse a 40 ÷ 45% del área total de la casa.

Opción de suministro de agua caliente y calefacción desde un colector solar

Para poder utilizar el colector solar tanto para calefacción como para abastecimiento de agua caliente sanitaria, es necesario combinar en el sistema las dos opciones anteriores, y utilizar una caldera especial para agua con un depósito adicional provisto de un serpentín por donde pasa el refrigerante calentado por la batería solar. circula Debido al hecho de que el tanque interno es mucho más pequeño que el principal, el agua que contiene se calienta desde el serpentín mucho más rápido y cede calor al tanque general.

El colector se puede incluir en el sistema general "calefacción - suministro de agua caliente"

Además, la caldera debe estar conectada a una fuente de calefacción adicional; puede ser una caldera eléctrica o un generador de calor de combustible sólido.

La inestabilidad de temperatura creada por la batería solar puede contribuir al sobrecalentamiento del refrigerante o, por el contrario, a su enfriamiento demasiado rápido en los circuitos de calefacción y suministro de agua. Para evitar que esto suceda, todo el sistema debe estar controlado por automatización. Instalado en el cableado controlador temperatura, que puede redirigir los flujos de refrigerante, encender o apagar las bombas de circulación o realizar otras operaciones de control.

En el diagrama anterior, dicho controlador de temperatura se designa como regulador.

Entonces, con los diagramas de conexión (flejado), en términos generales, hay claridad. Y ahora tiene sentido considerar varias opciones para los colectores solares de fabricación propia.

Precios de colectores solares.

Colectores solares

Colector solar de manguera o tubo flexible

Aquellos que tienen una casa privada con jardín o una cabaña, por supuesto, saben que el agua que queda en las tuberías de luz temporales después de regar las camas se calienta rápidamente. Esta es la cualidad positiva de las mangueras o tubos flexibles y fue utilizada por los artesanos, creando intercambiadores de calor solar a partir de ellos. Cabe señalar que un colector de este tipo costará muchas veces más barato que comprarlo en una tienda, pero para que el proceso de fabricación sea exitoso, se debe hacer un esfuerzo.

En el techo: toda una batería de colectores solares.

Dicho colector puede constar de una o más secciones, en las que se colocan y fijan mangueras enrolladas firmemente en un "caracol" en espiral.

"Caracol" - intercambiador de calor

Este diseño puede llamarse el más simple tanto en diseño como en instalación. Su principal desventaja se puede llamar el hecho de que es prácticamente imposible usarlo sin el uso de circulación forzada, ya que si los contornos de la tubería son demasiado largos, la resistencia hidráulica excederá la fuerza de presión creada por la diferencia de temperatura. Sin embargo, resolver el problema de instalar una bomba de circulación no es nada difícil. Y dicho sistema, instalado en una casa de campo, será de gran ayuda y se amortizará rápidamente, incluidos los costos (muy insignificantes) del suministro de energía de la bomba.

Colectores similares también se utilizan para calentar agua en piscinas. Están conectados a un sistema de filtración, que necesariamente está equipado con una bomba. El agua, que circula por las tuberías del colector, tiene tiempo de calentarse antes de entrar en la piscina.

En algunos casos, creando todo el sistema, puede hacerlo sin instalar un tanque de almacenamiento. Esto es posible cuando el agua caliente se usa solo durante el día y en pequeñas cantidades. Por ejemplo, en un circuito de 150 m de una tubería de 16 mm de diámetro interior se pueden alojar 30 litros de agua. Y si cinco o seis de estos "caracoles" de las tuberías se ensamblan en una sola batería, durante el día cada miembro de la familia puede ducharse varias veces y todavía habrá mucha agua caliente para las necesidades del hogar.

Si alguien todavía tiene dudas sobre la efectividad de dicho calentamiento de agua, le recomendamos ver un video que muestra una prueba de un colector de manguera:

Video: la eficiencia de un colector solar simple

Materiales para la fabricación

Para hacer un colector solar de agua de este tipo, debe preparar algunos materiales. No se excluye en absoluto que algunos de ellos se puedan encontrar en un granero o garaje.

• Una manguera de goma o un tubo flexible de plástico negro con un diámetro de 20 ÷ 25 mm es, de hecho, el elemento principal del sistema en el que se producirá el intercambio de calor cuando circule el agua. El número de mangueras dependerá del tamaño de la batería solar, puede ser de 100 o 1000 metros. Se prefiere el color negro de la manguera porque absorbe el calor más que todos los demás tonos.

Cabe señalar de inmediato que las tuberías de metal y plástico no son particularmente adecuadas para la fabricación de un colector, incluso si están cubiertas con pintura negra. El hecho es que su plasticidad en este caso es insuficiente: se rompen en curvas de radio pequeño y, por lo tanto, incluso si no se viola la integridad de las paredes, la intensidad del flujo de agua disminuirá.

Las mangueras se venden en rollos de 50, 100 o 200 metros. Si planea hacer una batería de gran volumen, tendrá que comprar varias bahías. En el caso de que se planee usar, por ejemplo, 50 o 100 m de manguera en cada sección, entonces no debe comprar una bahía completa de 200 metros, es mejor comprar una manguera medida lista. Esto ahorrará tiempo durante la instalación.

La manguera se puede colocar no solo en espiral redonda, sino también ovalada, así como en forma de bobina.

Como buena alternativa, también puedes probar las modernas tuberías PEX. Tienen buena plasticidad, pero es fácil averiguar cómo darles un color negro si no está en oferta.

• Si la pendiente del techo en el que se instalará la batería colectora es empinada, entonces se hacen cajas especiales para espirales de manguera, de barras, madera contrachapada o láminas de metal. Esto requerirá barras de 40 × 40 o 40 × 50 mm, madera contrachapada de 6 mm de espesor o una lámina de metal de 1,5 a 2 mm.

Los espacios en blanco del futuro módulo se procesan (madera) o compuestos anticorrosión (metal). Luego se ensambla una caja a partir de ellos en una o más espirales.

Por cierto, como los lados de la caja, puede usar marcos de ventanas viejos, en los que simplemente se monta la parte inferior.

• Para el pretratamiento de metal y madera, es necesario comprar compuestos antisépticos, anticorrosivos e imprimadores.
• Las mangueras (tuberías) experimentarán cargas considerables tanto por la masa del refrigerante como por las temperaturas extremas y la presión interna. Por lo tanto, intentarán romper la colocación, deformarse, hundirse, por lo que debe proporcionar sujetadores especiales para mantenerlos en la posición establecida inicialmente.

Puede ser una tira de metal, que se fija entre las tuberías con tornillos autorroscantes.

Otra opción es un paquete suelto con un cordón apretado o una corbata de plástico con una cruz o barra transversal. Pero aún así, este método de sujeción es más adecuado para una tubería de plástico que para una manguera, ya que puede combarse en el cable cuando la goma se expande. Si se elige una manguera de goma reforzada para el colector, este método es bastante adecuado para la fijación.

Otra opción de fijación adecuada para un tubo de plástico o una manguera reforzada pueden ser los clavos de cabeza ancha. Se pueden martillar en el fondo de la caja (en este caso debe tener un espesor de al menos 10 mm), o en una especie de cruz hecha de una barra.

• Será necesario preparar los elementos de conexión para la manguera o tubería. Hay muchas variedades de tales accesorios, pero debe elegir exactamente aquellos que están destinados para seleccionados para la fabricación recolector de materiales

Además de dichos conectores, se requerirán accesorios roscados para cambiar de una tubería de plástico o caucho a una de metal común. Dicha conexión será necesaria si el colector constará de varios módulos.

Para saber cuántos elementos de conexión se requieren, debe dibujar de antemano un diagrama esquemático del sistema que se está creando y calcular su número en él.

• Para combinar todos los módulos en una sola batería, dos colector - corte tubo de metal. A través de uno de ellos, fijado en la parte inferior de la batería, fluirá agua fría hacia los intercambiadores de calor, y en el segundo, fijado en la parte superior, se recogerá agua caliente.

La tubería superior estará conectada al tanque de almacenamiento, es decir, irá al consumidor. Debe tener un diámetro de 40 ÷ 50 mm.

Instalación de la batería

Habiendo preparado todo lo que necesita, puede ponerse a trabajar.

• Primero debe tratar todas las partes de madera de la estructura futura con un antiséptico.
• Además, si la parte inferior de los módulos está hecha de una lámina de metal, debe recubrirse con un compuesto anticorrosión. Por lo general, se usa masilla para este propósito, diseñada para cubrir los bajos de los automóviles.

Conocido por todos los automovilistas "anticorrosivo": lo que necesita

• Después de que las composiciones se hayan secado en los elementos preparados, se ensamblan módulos individuales o comunes a partir de ellos.
• Luego se colocan mangueras en ellos, para los cuales se fijan los soportes.

• Para el paso libre de tuberías a través de los lados de los módulos, se perforan agujeros para ellos, en su parte superior e inferior. En consecuencia, una tubería de entrada de agua fría se conduce al orificio inferior y una salida calentada se conduce al orificio superior.
• Si se montan varios módulos verticalmente, o uno común, en el que también se colocan varios "caracoles" de la tubería, uno encima del otro, entonces el extremo inferior de cada una de las espirales se conecta a la salida superior del subyacente: y toda la "columna" se cambia de acuerdo con este principio secuencial. El extremo más bajo está conectado a un colector de metal común a través del cual fluirá agua fría. Todas las filas verticales adyacentes se montan de la misma manera, con una conexión común al colector de suministro.

• En consecuencia, los extremos superiores de las mangueras de la fila horizontal superior de módulos se conectan a un tubo colector metálico, a través del cual se drena el agua caliente para el consumo.
• El circuito colector en espiral también se puede montar en una lámina de metal instalada no en el techo, sino cerca de la casa, en su lado sur, o cerca de la piscina, si requiere calefacción. En este caso, la base de metal contribuirá a un calentamiento más rápido del agua y la retención de calor en las tuberías, ya que tiene una buena conductividad térmica y capacidad calorífica.

• Otra opción para un colector solar térmico puede ser colocar el circuito en el plano del techo en cajas especiales en largas filas paralelas a lo largo de todo el techo.

Precios de tuberías XLPE

Tubos XLPE

Video: colector solar de tubo lineal simple

Potencia el efecto con botellas de plástico

La figura muestra un colector solar hecho de mangueras (tuberías), cuya eficiencia aumenta considerablemente con el uso de botellas de plástico ordinarias. ¿Cuál es la "característica" aquí? Y hay varios de ellos:

La acción de una botella de plástico como carcasa - esquemáticamente

• Las botellas desempeñan el papel de una carcasa transparente y no permiten que las corrientes de aire se lleven el calor durante absolutamente innecesario intercambio de calor mutuo. Además, las propias cámaras de aire se convierten en una especie de acumuladores de calor. Hay un efecto invernadero, que se utiliza activamente en la tecnología agrícola.
• La superficie redondeada de la botella juega el papel de una lente que mejora el efecto de la luz solar.
• Si la superficie inferior de la botella se cubre con un material de hoja reflectante, se puede lograr el efecto de enfocar los rayos en la zona del paso de la tubería. La calefacción solo se beneficiará de esto.
• Otro factor importante. Una superficie de plástico transparente reducirá hasta cierto punto los efectos negativos dañinos de los rayos ultravioleta, que no "gustan" ni al caucho ni al plástico. Tal circuito debería durar más.

Para hacer un colector solar de este tipo, necesitará:

1 - Manguera de goma, tubos de metal negro o plástico - como intercambiador de calor.

2 - Botellas de plástico que se convertirán en una carcasa alrededor de las tuberías del circuito.

3 - En las botellas, en su mitad, que será contigua a la base, se podrá insertar lámina u otro material reflectante. La parte reflectante debe mirar hacia el sol.

4 - Será bastante fácil montar el soporte desde una barra o un tubo de metal.

5 - Tanque de almacenamiento de agua caliente, que debe conectarse al punto de toma - grifo, ducha, etc.

6 - Tanque de agua fría que se puede conectar al sistema de suministro de agua.

Instalación de un colector solar.

El montaje de la versión mostrada en el esquema superior es el siguiente:

• Para empezar, se monta un soporte a partir de un tubo o barra de metal. Si está hecho de madera, debe recubrirse con una composición antiséptica, pero si está hecho de metal, debe tratarse con un agente anticorrosivo. Es necesario calcular la longitud para que se instale un número par de botellas entre los dos bastidores.
• En bastidores, a distancia el ancho de las botellas, se fijan tiras horizontales, en las que será posible realizar una sujeción adicional para la bobina. Además, traicionarán la rigidez adicional del marco.
• A continuación, se prepara la cantidad requerida de botellas de plástico: se les corta la parte inferior para que una botella con el lado del cuello encaje perfectamente en el orificio resultante.

• Se toma una manguera (tubería) de la longitud requerida, que será suficiente para colocar circuito de bobina en un soporte de marco ya hecho.

Retrocediendo desde el borde de la manguera 100 ÷ 150 mm, marque el lugar de su fijación. Luego, a través de este borde, se coloca en la tubería la cantidad requerida de botellas preparadas, que serán suficientes para cerrar completamente el área al estante opuesto. Las botellas se instalan apretadas unas con otras, de modo que el cuello de la segunda entre en el orificio practicado en el fondo de la anterior.

• Cuando la sección de tubería para colocar la sección superior de la bobina está completamente cubierta con una caja de botellas, su borde se fija en la parte superior del bastidor izquierdo del marco. Para la fijación, puede usar soportes de clip para tuberías de plástico con un pestillo, del tamaño deseado.

• Si es necesario, la posición de las botellas se ajusta de modo que su mitad de lámina quede en la parte inferior, cerca del marco del colector.
• Luego se le da un giro suave a la tubería y vuelve a encajar en el clip.
• El siguiente paso es volver a colocar las botellas en la tubería, y ya está fijada en el estante izquierdo. Este seguidor continúa hasta que todo el marco se llena con una bobina colectora.
• Ahora solo queda "empacar" los accesorios a través de los cuales el colector resultante se conectará al suministro de agua fría y al tanque de almacenamiento caliente.

Esto es lo que puede suceder al final: ¡no puede imaginarlo más fácil!

Tal coleccionista, como puedes ver, absolutamente nada dificil en la fabricación, pero puede convertirse en un buen "ayudante" en una casa privada, asumiendo las funciones de calentar agua.

Por cierto, la energía solar se puede usar no solo para calentar agua, sino también para suministrar aire caliente a las habitaciones. Por ejemplo, cómo hacerlo usted mismo, puede averiguarlo si sigue el enlace a una publicación especial de nuestro portal.

Video: ensamblaje de la planta de energía solar hágalo usted mismo