Aquecimento de ar do sol. Como escolher e instalar um sistema de aquecimento solar para sua casa. sistema de aquecimento de coletor plano

05.03.2020

Tipos de aquecimento solar

Os métodos usados hoje para usar a energia solar para aquecer uma casa (e não só) podem ser divididos em passivos e ativos. O aquecimento passivo da casa pelo sol prevê o aquecimento direto do interior devido à radiação infravermelha. Active baseia-se na recepção de energia térmica ou eléctrica em instalações especiais, muitas vezes localizadas no exterior do edifício, na sua posterior transformação e distribuição para as necessidades de aquecimento. O aquecimento solar mais eficaz da casa, onde os métodos passivos e ativos são combinados.

Deixe o sol entrar em casa - métodos de aquecimento passivos

Janelas - ao sul

Parece que todos devem entender que, ao colocar a parte principal das janelas no lado ensolarado da casa, deixaremos entrar não apenas a luz, mas também o calor nas instalações. No entanto, dirigindo pelas nossas aldeias de casas de campo, você pode ver que uma boa metade dos desenvolvedores não aderem ao princípio racional "a casa fica na parte norte do local e as janelas estão no sul". Mas em vão.

Enormes vitrais do projeto de economia de energia Eagle Ridge Residence (EUA) estão abertos para os lados sul e oeste, deixando entrar o máximo de calor e luz na casa. Do norte, o edifício é delimitado por uma parede vazia e bem isolada.

No inverno, o sol baixo penetra nos quartos em toda a sua profundidade e, no verão, quando brilha no zênite, uma viseira que se projeta a mais de dois metros da fachada de vidro protege do superaquecimento

Muro de Trombe

Nos anos 40 do século passado, o engenheiro americano Tromb surgiu com um "fogão solar". No lado sul da casa há uma parede maciça feita de material com uso intensivo de calor (concreto, pedra, tijolo maciço), pintado de preto. Existem orifícios na parte inferior e superior deste acumulador de calor. No exterior, a pouca distância da parede, existe um vitral de vidro. O sol aquece o concreto, o ar quente tende a subir, entra na sala e o ar frio entra no espaço entre a pedra e o vidro por baixo. Uma circulação estável de ar quente é formada na sala. Graças à invenção de revestimentos seletivos para vidro e pedra (concreto), a eficácia da parede Trombe na versão moderna tornou-se visivelmente maior.

O princípio de funcionamento da parede de Trombe. Um bom bônus: pode ser usado não apenas no inverno para aquecimento indireto da casa (na figura à direita), mas também no verão para ventilação (esquerda)

Desenvolvimento lógico da parede de Trombe. É uma caixa plana oca (painel), colocada obliquamente para melhor aprisionamento de radiação. A grade superior do painel é transparente para radiação infravermelha e uma divisória a separa ao longo dela. Pintada de preto, a divisória aquece, o ar quente sobe e entra na sala. O ar não aquecido da sala penetra na parte inferior e fria do coletor.

O coletor solar de ar passivo é o dispositivo mais simples. O aquecimento solar faça você mesmo está ao alcance de qualquer camponês econômico

Estufa solar - legumes frescos como bônus

Estufa solar anexada à casa. Para “deixar entrar” mais sol na casa, você precisa aumentar a área das janelas. É problemático fazer todo o vidro da parede sul em um clima frio, a perda de calor será muito alta. Separando parte do edifício com paredes de vidro e telhado das instalações principais da casa, temos uma estufa solar. Quase não interfere na penetração da radiação infravermelha nas janelas da casa, além disso, a parede externa dentro da estufa esquenta. Em um dia ensolarado de inverno brilhante, o ar na estufa solar pode aquecer a uma temperatura significativamente mais alta do que na casa.

Em um dia ensolarado, a estufa solar pode superaquecer, o que é um problema para o verão. É necessário organizar a ventilação ou sombrear os vitrais.

Para maximizar o uso do calor recebido pela estufa, é possível organizar a troca de ar com os alojamentos.

A estufa de uma casa solar em Winchester (EUA) é separada da parte principal da casa por uma parede maciça de armazenamento de calor com aberturas de ventilação. Tal solução é uma combinação de uma estufa solar e uma parede Trombe. Os recipientes de água instalados na estufa ajudam a manter o calor por mais tempo

A troca natural de ar entre a estufa e a casa é bastante fraca e, para aproveitar ao máximo a energia, o movimento do ar é forçado.

A troca de ar entre a parte principal desta casa em Hamptden (EUA) e a estufa anexa é organizada através de um espaço subterrâneo, o ar quente entra nas instalações por baixo e o ar resfriado entra na estufa por cima. A circulação dos fluxos de ar é fornecida por um ventilador, automático liga e desliga no momento certo. Na prática, isso já é aquecimento solar de uma casa privada do tipo ativo

Um bônus adicional que uma estufa solar oferece aos seus proprietários: quase o ano todo, você pode cultivar vegetais ou deixar frutas cítricas para o inverno. É verdade que isso exigirá a solução dos problemas de ventilação, umidade, superaquecimento diurno e geadas noturnas.

Aquecimento ativo - a luz solar é coletada por coletores a vácuo

Coletor solar de ar

Um coletor solar de ar, equipado com um sistema de transmissão e distribuição forçada de energia, é capaz de fornecer muito mais calor em comparação com uma variante passiva. A taxa de circulação do ar é ajustada automaticamente dependendo da temperatura da casa e do grau de aquecimento do coletor. O ar aquecido nos coletores pode entrar diretamente no sistema de ventilação ou nas instalações. Se sua temperatura for alta o suficiente, ele também pode ser usado para aquecer o fluido de transferência de calor. O excesso de energia diurna é armazenado durante a noite em acumuladores de calor.

Aquecimento solar de ar baseado em coletor solar. Do painel oco (1) através dos canais de ar (6) o ventilador conduz o ar para a sala técnica, onde a automação, dependendo da situação, o distribui para a unidade de preparação de ar (3) ou um acumulador de calor maciço (2 ). Ao mesmo tempo, a bateria de água quente (5) também pode aquecer. Durante o dia, quando as salas precisam de aquecimento, o sistema opera no modo B, o ar quente do coletor é enviado para as salas. Ao atingir a temperatura desejada na casa, o fluxo de ar é redirecionado para o acumulador de calor, modo A. À noite, quando o coletor não fornece calor, o damper fecha o canal que leva a ele, a circulação é realizada entre o calor acumulador e as instalações.

Coletor solar a vácuo

O dispositivo mais avançado para aquecimento solar da atualidade.

Diagrama esquemático de um coletor solar a vácuo. O absorvedor de líquido que circula pelos tubos em forma de U, quando aquecido, evapora e sobe para o coletor. Este último é conectado ao circuito do sistema de aquecimento e, por sua vez, o líquido refrigerante circula por ele. O absorvedor fornece energia ao refrigerante, esfria, condensa, desce. O ciclo se repete

O aquecimento solar de uma casa de campo com base em coletores a vácuo é muito mais eficiente do que outros sistemas solares, no entanto, além da geração de calor desigual tradicional dos sistemas solares, possui três desvantagens mais significativas: em geadas severas, a transferência de calor cai drasticamente, as instalações são frágeis e caros.

Os coletores solares a vácuo devem ser instalados de forma que estejam protegidos contra vândalos. Isso é especialmente verdade para o nosso país, colocar uma pedrinha em um tubo de vidro é uma coisa doce.

Os painéis de vácuo não são conectados diretamente ao sistema de aquecimento. No mínimo, são necessários tanques de amortecimento para suavizar a geração de calor desigual.

O esquema "correto" para conectar um coletor solar a vácuo ao sistema de aquecimento. O calor não é transferido diretamente, mas através de um trocador de calor, o excesso de calor diurno é armazenado em um acumulador de calor (tanque tampão) para a noite. Observe que o diagrama mostra uma caldeira de aquecimento "normal", o sistema solar apenas a complementa

Os painéis solares elétricos só podem ser usados indiretamente para aquecimento. Não é razoável gastar eletricidade diretamente no aquecimento do ambiente, pode ser usado de forma mais racional. Por exemplo, envie ventiladores e automação de sistemas solares ativos para funcionar.

Por que as plantas solares não são visíveis nos telhados de nossas casas

A Internet está repleta de materiais promocionais com belas fotos que falam sobre os extraordinários benefícios dos sistemas solares. Os artesãos postam vídeos no youtube sobre o tema “aquecimento do sol com as próprias mãos” sobre seu próprio know-how, coletado de joelhos a partir de materiais improvisados. A web está cheia de artigos delirantes sobre os benefícios milagrosos do aquecimento solar. No entanto, quantas casas com coletores solares no telhado surgiram nos últimos anos perto de sua casa? Ninguém? Quais são as razões pelas quais o aquecimento por energia solar não é reconhecido em nossa área?

Infelizmente, a energia solar para aquecimento doméstico não vem quando e onde é necessária. Faz frio mais perto dos pólos, no inverno e à noite. E a radiação solar máxima incide nas regiões equatoriais, no verão e durante o dia. Os acumuladores de calor, no mínimo, ajudam a suavizar as flutuações diárias, mas não as sazonais.

Mapa da intensidade da distribuição da luz solar no território da Rússia. Na parte ocidental do país, onde vive a maior parte da população, há pouco sol. E no leste da Sibéria, onde a proporção de radiação é visivelmente maior, é frio, o que dificulta o uso de sistemas ativos. A propósito, os painéis solares que geram eletricidade não são tão sensíveis a geadas severas. Usinas de energia solar bastante poderosas já foram construídas e estão operando com sucesso na fria mas ensolarada Yakutia.

O aquecimento passivo com energia solar é ineficiente e não é capaz de aquecer seriamente a casa nas condições do inverno russo. “Janelas voltadas para o sul” é um método de design muito útil que não custa nada, mas ajuda a otimizar os custos de aquecimento. Mas uma vez relativamente populares nos Estados Unidos, estufas solares, paredes Trombe e seus derivados gradualmente desapareceram mesmo em sua terra natal.

Os sistemas de aquecimento solar ativos para uma casa particular são muito caros, muito dinheiro terá que ser pago pelo equipamento. A operação, ao contrário de algumas afirmações, não é de forma alguma gratuita: consome-se eletricidade, é necessária manutenção dos equipamentos. A preços atuais, em comparação não apenas com gás natural barato, mas mesmo com pellets bastante caros, combustível diesel, a instalação de um coletor solar a vácuo na grande maioria do território da Federação Russa nunca valerá a pena, o período de retorno ultrapassa a vida útil do equipamento. Apenas em algumas regiões do sul do país, os sistemas de aquecimento solar para uma casa particular podem não ser lucrativos sob certas condições.

Estação científica na ilha de Olkhon (Rússia). O uso de coletores de vácuo (à direita no telhado) para a preparação de água quente e painéis solares (à esquerda) para geração de eletricidade faz sentido, porque não há comunicações centrais nesta ilha rochosa do Baikal. No entanto, para o aquecimento completo no clima da Buriácia, os sistemas solares não são suficientes, os fogões “normais” aquecem a casa, cujo combustível é importado do “continente”, porque é impossível assediar a floresta local para lenha

Como estão as coisas na Europa?

Por que, ao viajar pela Europa Ocidental, vemos (embora não com tanta frequência) coletores solares nos telhados das casas? Há várias razões para isso: o alto custo dos combustíveis tradicionais, clima ameno, dias mais ensolarados. Não é coincidência que o aquecimento solar seja tão incomum na Grã-Bretanha nublada quanto aqui. E, mais importante, naqueles países onde o sistema de aquecimento solar é uma realidade prática, existem programas de apoio, até metade do custo do equipamento é pago pelo Estado. De fato, os coletores solares são de pouca utilidade para aquecimento, são usados principalmente para preparar água quente, com tempo ensolarado no verão é realmente possível atender plenamente às necessidades de abastecimento de água quente. Aliás, principalmente nos telhados das casas você pode ver painéis solares que geram eletricidade. É mais lucrativo produzir eletricidade, e a geração desigual não é um problema, porque a qualquer hora do dia as redes elétricas centrais compram a eletricidade recebida em uma casa particular. Além disso, o pagamento é a uma taxa aumentada. Novamente, o equipamento quase não requer manutenção e reparo. Hoje podemos dizer com segurança que em escala global, a energia solar, embora ainda não seja concorrente da tradicional, tem um grande futuro. Quanto às perspectivas de aquecimento solar, a situação não é clara. Os sistemas existentes já esgotaram seu potencial, ainda não estão à vista novas abordagens e o custo dos combustíveis tradicionais está caindo, o que reduz a atratividade dos sistemas de aquecimento solar.

"Telhados ensolarados" da Baviera. Todos os painéis que vemos na foto são elétricos, alemães racionais não consideram o aquecimento solar particularmente lucrativo, mesmo que o estado assuma metade do custo de instalação de sistemas solares

Para os leitores que estão profundamente interessados no tema do uso da energia solar para suporte de vida em casa, recomendamos que você dê uma olhada crítica nos materiais promocionais e entre em contato com profissionais, de preferência com experiência em instalação e operação de instalações solares.

Vídeo: aquecimento solar de ar faça você mesmo

Na maioria das regiões da Rússia, grandes quantias são gastas no aquecimento de edifícios residenciais. Isso força os proprietários a procurar oportunidades adicionais nesta área. A energia da radiação solar é ambientalmente amigável e calor livre. Usando tecnologias modernas, é possível usar a energia solar para aquecimento de ambientes nas regiões do centro e do sul da Rússia.

Possibilidades de tecnologias modernas

A superfície da terra recebe uma quantidade diferente de energia solar, tudo depende da localização do território em relação ao equador e à estação do ano. Por exemplo, no Ártico, o sol é muito menor do que na parte equatorial. Além disso, a radiação solar é mais intensa no verão do que no inverno. Ao calcular os valores médios, os especialistas determinaram que em uma hora um metro quadrado da superfície da Terra recebe cerca de 160 W de energia solar. Os sistemas modernos são altamente produtivos, possibilitando o aproveitamento da energia da radiação solar em praticamente qualquer lugar.

Para obter a máxima eficiência ao usar a energia solar, dois métodos são usados:

Aquecimento direto de coletores térmicos. A luz solar direta aquece os coletores térmicos, que por sua vez transferem calor para o líquido no circuito de aquecimento e no sistema de abastecimento de água quente. Os coletores térmicos podem ser do tipo aberto e fechado, podem ter formato plano ou esférico. A energia térmica recebida dos coletores pode ser usada para aquecer o meio de trabalho no sistema de abastecimento de água e o refrigerante no sistema de aquecimento.
O uso de painéis solares. Nesse caso, a energia solar é convertida em eletricidade, que é posteriormente transmitida ao consumidor por meio de um sistema especial.

O desenvolvimento de soluções para a captação, acumulação e utilização da energia solar está a progredir muito rapidamente. No entanto, existem muitos pontos positivos e negativos nesta área.

Vantagens e desvantagens do uso de coletores solares e baterias

A principal vantagem na utilização de sistemas de aquecimento solar é a disponibilidade geral. Em segundo lugar está a ausência de emissões. A energia solar é considerada a forma de energia mais ecológica e natural.

Além disso, a operação dos painéis solares e coletores é silenciosa e a localização na cobertura do edifício economiza espaço útil.

O principal inconveniente no uso da energia solar para o lar, os consumidores experimentam com a iluminação intermitente. Por exemplo, à noite não há possibilidade de coletar energia e, no inverno, quando é necessária uma grande quantidade de calor, as horas de luz do dia são bastante curtas.

Além disso, é necessário monitorar constantemente a limpeza dos painéis para não reduzir a eficiência. Também deve ser levado em consideração que a depreciação dos equipamentos, o funcionamento da bomba de circulação e a eletrônica de controle exigem custos constantes.

Coletores solares de tipo aberto

O design de coletores solares abertos é feito na forma de um sistema de tubos, desprotegido de influências externas. Dentro desse sistema circula um refrigerante, que é aquecido diretamente pelos raios solares. Os tubos são fixados no painel transportador em forma de serpente ou com empilhamento paralelo de fileiras e saem para o tubo de derivação. Os tubos podem ser preenchidos com água, gás, ar ou anticongelante.

O design simples e a falta de isolamento tornam os coletores abertos acessíveis para quase todos os consumidores. Além disso, os artesãos domésticos têm a oportunidade de fazer aquecimento solar de uma casa particular com as próprias mãos.

A falta de isolamento nos tubos do sistema não permite armazenar a energia solar recebida, portanto, tais sistemas têm uma eficiência muito baixa. Seu principal uso é para aquecimento de água em piscinas e chuveiros no verão. Na maioria das vezes, os coletores do tipo aberto são usados por moradores de regiões quentes e ensolaradas, onde a temperatura do ar e da água aquecida não apresenta diferenças significativas. A maior eficiência do trabalho foi observada em tempo ensolarado na ausência de vento.

Coletores solares do tipo tubular

Para montar um coletor solar tubular, são utilizados tubos separados cheios de água, gás ou vapor. Este design é um dos tipos de sistemas solares abertos, mas com um refrigerante mais, mais protegido dos efeitos negativos de fatores externos. Isso inclui instalações de vácuo, organizadas de acordo com o princípio de uma garrafa térmica.

Em um coletor solar tubular, os tubos são dispostos em paralelo com conexões individuais ao sistema geral. Isso permite substituir um tubo com falha por um novo elemento sem comprometer a operação de toda a estrutura. Além disso, o sistema pode ser montado diretamente na cobertura do edifício, o que simplifica bastante o processo de instalação.

A principal vantagem de um coletor solar tubular é a forma cilíndrica dos elementos principais. Graças a isso, a energia solar é coletada durante o dia, e isso não requer a instalação de dispositivos adicionais que monitoram o movimento do sol.

Dependendo das características do projeto, os coletores solares são divididos em dois tipos: penas e coaxiais.

Os tubos do tipo coaxial têm alguma semelhança com uma garrafa térmica convencional. Seu design consiste em dois frascos com ar bombeado entre eles. A superfície dentro do primeiro frasco é revestida com uma substância altamente seletiva capaz de absorver ao máximo a energia solar. É essa camada que serve como uma espécie de condutor de energia térmica para o trocador de calor interno, composto por placas de alumínio. No entanto, esta fase é caracterizada por um grande número de perdas de calor indesejadas.

Os tubos do tipo pena são feitos de vidro e têm forma cilíndrica; um absorvedor de penas está localizado dentro do cilindro de vidro. A ausência de ar no interior do tubo aumenta significativamente as características de isolamento térmico. A quantidade de calor transferida do absorvedor praticamente não é reduzida, portanto, a eficiência de tais coletores é muito maior.

A transferência de calor é realizada por um sistema de fluxo direto e por meio de um termotubo.

Um termotubo é um recipiente selado, dentro do qual é derramado um líquido evaporante, que geralmente é água sob baixa pressão. Aquecido pelas paredes internas do recipiente ou absorvedor de penas, o líquido ferve e seus vapores sobem. Após a transferência de energia térmica para o refrigerante do sistema de aquecimento ou fornecimento de água quente, o vapor se condensa em um líquido, que flui pelas paredes.

O sistema de fluxo direto é um tubo em forma de U com um refrigerante circulando no interior.

Um refrigerante frio está localizado em uma metade do tubo e um líquido aquecido é descarregado através da segunda parte. Quando a temperatura aumenta, o refrigerante se expande e entra no tanque de armazenamento para garantir a circulação natural.

A principal condição para a localização do termotubo e do sistema de fluxo direto é a criação de um certo ângulo de inclinação, que não deve ser inferior a 20 graus.

Os sistemas de fluxo direto são caracterizados pela maior eficiência, pois o refrigerante é aquecido diretamente neles.

Vantagens e desvantagens dos sistemas de aquecimento

Como qualquer sistema, os coletores solares tubulares têm seus prós e contras. As vantagens do sistema incluem o seguinte:

Perda de calor menor.
Possibilidade de uso em temperatura do ar bastante baixa, até -30 graus.
Alta eficiência durante todo o dia.
Alto desempenho em regiões de clima frio e temperado.
Vento baixo, o que se explica pelo fato de os sistemas tubulares passarem por si mesmos a principal quantidade de massas de ar.
A capacidade de aquecer o refrigerante a uma temperatura alta.
Longa vida útil.

Das deficiências do sistema, o seguinte atrai atenção especial:

O sistema não é capaz de limpar neve, gelo e geada sozinho.
Nível de preço alto.

Quanto ao alto custo, deve-se notar aqui que os coletores tubulares compensam em um tempo bastante curto.

Coletores solares planos fechados

O design de um coletor plano é uma estrutura de alumínio com uma camada absorvente especial e um revestimento transparente. Também inclui tubulação e isolamento.

A camada absorvente é de chapa de cobre enegrecida com excelente condutividade térmica, ideal para a construção de sistemas solares. O absorvedor absorve a energia da radiação solar e a transfere para o refrigerante, que circula pela tubulação adjacente.

A parte externa do painel possui uma proteção em forma de revestimento transparente, para a fabricação do qual foi utilizado vidro temperado, resistente a danos mecânicos. Isso permite que você crie proteção confiável contra granizo. A largura de banda desse vidro é de 0,4 a 1,8 mícron, o que é suficiente para a radiação solar máxima. O lado interno do painel tem uma boa camada de isolamento térmico.

Os painéis planos fechados têm uma série de vantagens inegáveis:

Construção simples.
Alta eficiência quando usado em regiões quentes.
A presença de um dispositivo para alterar o ângulo do painel, permitindo escolher a localização ideal da estrutura.
Auto-limpeza de gelo e neve.
Custo aceitável.
Longa vida útil, produtos de alta qualidade podem durar até meio século.

Se o uso do sistema foi incluído no projeto do edifício, nesse caso, você pode obter um grande benefício.

Das deficiências, chamam a atenção as seguintes:

Alta perda de calor.
Bastante grande massa da estrutura.
Vento alto de painéis inclinados.
Baixo desempenho com mudanças de temperatura de até 40 graus.

A área de uso de painéis planos fechados para aquecimento doméstico usando painéis solares é bastante ampla:

No verão, os sistemas atendem plenamente às necessidades de água quente.
Entre as estações de aquecimento, eles são capazes de substituir aparelhos de aquecimento a gás e aquecedores elétricos.

Características comparativas de alguns tipos de coletores solares

A principal característica de qualquer coletor solar é seu desempenho. Dependendo das características do projeto e da diferença de temperatura, a eficiência do sistema é determinada. deve-se levar em conta que o custo dos coletores planos é muito inferior ao dos sistemas tubulares.

Ao escolher um coletor solar, você deve estudar cuidadosamente os parâmetros dos quais dependem a eficiência do aquecimento solar da água e a potência da estrutura.

Os coletores solares têm várias características importantes:

A razão entre a energia total e absorvida da radiação solar pode ser determinada a partir do coeficiente de adsorção.
A razão entre a quantidade de calor transferido e energia absorvida é determinada pelo fator de emissão.
A razão entre a área total e a área de abertura.
Eficiência.

A área de abertura deve ser entendida como a área de trabalho do coletor. Os sistemas do tipo flat são caracterizados pelos valores máximos deste indicador. A área da abertura corresponde à área da camada absorvente.

Maneiras de se conectar ao sistema de aquecimento

Uma das desvantagens dos coletores solares é a impossibilidade de um fornecimento constante de energia. Portanto, ao conectar, é importante escolher um sistema capaz de operar em um modo limitado.

Nas regiões da Rússia central, os coletores solares são usados como fonte adicional de calor, pois não garantem um fluxo constante de energia. A ligação de colectores solares e baterias a um sistema de aquecimento e abastecimento de água quente em funcionamento apresenta algumas diferenças que devem ser tidas em conta.

Conexão de coletores de calor

O esquema de conexão é determinado pelo objetivo direto do projeto, na maioria das vezes são usadas duas opções:

Para aquecimento de água no verão.
Para aquecer o líquido de refrigeração no inverno em sistemas de aquecimento e água quente.

A primeira opção se distingue por sua simplicidade, sua operação é baseada no movimento natural do refrigerante. Portanto, esse esquema de uso de energia solar para uma casa particular pode ser usado sem uma bomba de circulação. O princípio de funcionamento é o seguinte: quando aquecida pela luz solar, a água no coletor se expande e entra no tanque de armazenamento. Um líquido frio é sugado para substituir a água que sai.

No entanto, deve-se ter em mente que para maior eficiência do sistema com circulação natural, é necessário criar um certo ângulo de inclinação. Além disso, é importante colocar o tanque de armazenamento em um nível mais alto que o coletor solar.

Para manter uma alta temperatura do líquido de arrefecimento, o tanque de armazenamento requer isolamento térmico adicional.

A operação mais eficiente do coletor solar requer o uso de um esquema de conexão mais complexo.

Um refrigerante não congelante é despejado no sistema e uma bomba de circulação é inserida. Para controlar sua operação, são instalados um controlador e sensores de temperatura. O primeiro sensor mostra a temperatura da água no tanque de armazenamento, o segundo sensor é instalado no tubo que fornece o refrigerante quente do coletor solar. Esse esquema funciona de acordo com o seguinte princípio: quando a água no tanque é aquecida acima dos parâmetros especificados, a bomba de circulação é desligada e o movimento do refrigerante é interrompido. Quando a temperatura cai para os valores de controle, o controlador liga a caldeira de aquecimento.

Como os painéis solares são conectados

O esquema de conexão do coletor solar, no qual a energia da radiação solar é acumulada, não pode ser usado para conectar os painéis solares. Neste caso, você terá que instalar adicionalmente uma bateria cara. Portanto, outra opção deve ser usada.

A energia dos painéis solares é transferida para o controlador de carga, que é projetado para fornecer energia constantemente às baterias e estabilizar a tensão. Quando a eletricidade é fornecida ao inversor, a corrente contínua é convertida em corrente monofásica alternada de 220 V.

Obter um tipo universal de energia para aquecer uma casa do sol torna os painéis solares mais lucrativos, mas não se esqueça da menor eficiência desse sistema. Deve-se notar também que o coletor solar não pode armazenar energia, como os painéis solares.

Cálculo de potência

Para usar coletores solares de forma lucrativa, é importante considerar as seguintes recomendações dos fabricantes:

O sistema deve fornecer água quente apenas em 70%.
Não mais de 30% da energia pode entrar no sistema de aquecimento dos coletores solares.

Só neste caso é possível obter uma economia de quase 40% nos custos de aquecimento e abastecimento de água quente.

Ao calcular a capacidade do coletor para aquecer uma casa com energia solar, deve-se levar em conta também a localização do sistema, o ângulo de inclinação dos painéis e a temperatura média anual da região.

O principal critério para o conforto em uma casa ou apartamento particular é o calor. Em uma casa fria, mesmo os móveis mais luxuosos não ajudarão a criar condições confortáveis. Mas, para manter a temperatura ideal para morar na sala, não apenas no verão, mas também no inverno, você precisará instalar um sistema de aquecimento.

Isso pode ser feito facilmente hoje comprando uma caldeira a gás, diesel ou elétrica como fonte de calor. Mas o problema é que o combustível para esses equipamentos é caro e não está disponível em todos os assentamentos. O que então escolher? A melhor solução são as fontes alternativas de calor e, em particular, o aquecimento solar.

Dispositivo e princípio de operação

O que é tal sistema? Em primeiro lugar, deve-se dizer que existem duas opções para aquecimento solar. Eles envolvem o uso de elementos que são diferentes tanto em termos de design quanto de propósito:

Colecionador;
Painel fotovoltaico.

E se o equipamento do primeiro tipo for projetado puramente para manter uma temperatura confortável na sala, os painéis solares para aquecimento doméstico podem ser usados para gerar eletricidade e calor. O seu princípio de funcionamento baseia-se na conversão da energia solar e na sua acumulação em baterias, para que posteriormente possa ser utilizada para diversas necessidades.

Assista ao vídeo, tudo sobre esse colecionador:

O uso de um coletor permite organizar apenas sistemas de aquecimento solar para uma casa particular, usando energia térmica. Tal dispositivo funciona da seguinte forma. Os raios do sol aquecem a água, que é o transportador de calor e vem da tubulação. O mesmo sistema também pode ser usado como abastecimento de água quente. A composição inclui fotocélulas especiais.

Dispositivo coletor

Mas além deles, o pacote de aquecimento solar inclui:

Tanque especial;
avankamery;
Um radiador feito de tubos e fechado em uma caixa, na qual a parede frontal é feita de vidro.

Painéis solares para aquecimento doméstico são colocados no telhado. Nele, a água aquecida se desloca para a câmara anterior onde é substituída por um refrigerante quente. Isso permite que você mantenha uma pressão dinâmica constante no sistema.

Tipos de aquecimento usando fontes alternativas

A maneira mais fácil de converter energia solar em calor é usar painéis solares para aquecer sua casa. Eles estão cada vez mais sendo usados como fontes de energia adicionais. Mas o que são esses dispositivos e eles são realmente eficazes?

Assistimos ao vídeo, tipos e suas características de trabalho:

A tarefa do coletor instalado no telhado do sistema de aquecimento solar da casa é absorver o máximo de radiação solar possível, convertendo-a em energia tão necessária para uma pessoa. Mas deve-se ter em mente que ela pode ser convertida em energia térmica e elétrica. Os sistemas de aquecimento solar são usados para gerar calor e água quente. As baterias são usadas para gerar eletricidade. Eles armazenam energia durante o dia e a liberam à noite. No entanto, hoje também existem sistemas combinados. Os painéis solares produzem calor e eletricidade ao mesmo tempo.

Quanto aos aquecedores solares de água para aquecimento doméstico, eles são representados no mercado por uma ampla gama. Além disso, os modelos podem ter uma finalidade diferente, design, princípio de operação, dimensões.

Várias opções

Por exemplo, em aparência e design, os sistemas de aquecimento de uma casa particular são divididos em:

apartamento;
vácuo tubular.

Por finalidade, eles são classificados em usados para:

Sistemas de aquecimento e água quente;
Para aquecimento de água na piscina.

Existem diferenças no princípio de funcionamento. O aquecimento solar com coletores é uma escolha ideal para casas de campo, pois não requer conexão elétrica. Os modelos com circulação forçada são conectados a um sistema de aquecimento comum, no qual o refrigerante é circulado por meio de uma bomba.

Assista ao vídeo, compare coletores planos e tubulares:

Nem todos os coletores são adequados para aquecimento solar de uma casa de campo. De acordo com este critério, eles são divididos em:

Sazonal;
Todo o ano.

Os primeiros são usados para aquecer casas de veraneio, os últimos em residências particulares.

Compare com o sistema de aquecimento convencional

Se você comparar este equipamento com gás ou elétrico, ele tem muito mais vantagens. A primeira é a economia de combustível. No verão, o aquecimento solar é capaz de fornecer água quente às pessoas que moram na casa. No outono e na primavera, quando há poucos dias claros, o equipamento pode ser usado para reduzir a carga em uma caldeira padrão. Quanto ao inverno, geralmente nesta época a eficiência dos coletores é muito baixa.

Assista ao vídeo, a eficiência dos coletores no inverno:

Mas, além de economizar combustível, o uso de equipamentos movidos a energia solar reduz a dependência de gás e eletricidade. Para instalar o aquecimento solar não é necessário obter autorização e qualquer pessoa que tenha conhecimentos básicos em canalização pode instalá-lo.

Assista ao vídeo, critérios de seleção de equipamentos:

Outra vantagem é a longa duração do coletor. A vida útil garantida do equipamento é de pelo menos 15 anos, o que significa que suas contas de serviços públicos serão mínimas para este período.

No entanto, como qualquer dispositivo, o coletor apresenta algumas desvantagens:

Para aquecedores solares de água para uma casa particular, o preço é bastante alto;
Impossibilidade de uso como única fonte de calor;
É necessário um tanque de armazenamento.

Há mais uma nuance. A eficiência do aquecimento solar varia de acordo com a região. Nas regiões do sul, onde a atividade do sol é alta, os equipamentos terão a maior eficiência. Portanto, é mais lucrativo usar esse equipamento no sul e será menos eficaz no norte.

Seleção e instalação do coletor solar

Antes de prosseguir com a instalação dos equipamentos incluídos no sistema de aquecimento, é necessário estudar suas capacidades. Para descobrir quanto calor é necessário para aquecer a casa, você precisa calcular sua área. É importante escolher o local certo para instalar o coletor solar. Deve ser o mais brilhante possível ao longo do dia. Portanto, o equipamento geralmente é instalado na parte sul do telhado.

É melhor confiar o trabalho de instalação a especialistas, porque mesmo um pequeno erro na instalação de um sistema de aquecimento solar levará a uma diminuição significativa na eficiência do sistema. Somente com a instalação correta do coletor solar, ele durará até 25 anos, e se pagará integralmente nos primeiros 3 anos.

Os principais tipos de coletores e suas características

Se, por algum motivo, o prédio não for adequado para a instalação de equipamentos, você poderá colocar os painéis em um prédio vizinho e colocar a unidade no porão.

Benefícios do aquecimento solar

As nuances que você deve prestar atenção ao escolher este sistema foram discutidas acima. E se você fez tudo certo, seu sistema de aquecimento solar lhe trará apenas momentos agradáveis. Entre suas vantagens, deve-se destacar:

Possibilidade de fornecimento durante todo o ano da casa com aquecimento, com possibilidade de regular a temperatura;
Autonomia total das redes de utilidades centralizadas e custos financeiros reduzidos;
Aproveitamento da energia solar para diversas necessidades;
Longa vida útil do equipamento e raras emergências.

A única coisa que impede os consumidores de comprar um sistema solar para aquecer uma casa particular é a dependência de seu trabalho da geografia de residência. Se dias claros forem raros em sua área, a eficácia do equipamento será mínima.

Nas condições modernas, a questão da gestão econômica da economia é mais do que relevante, que está diretamente relacionada ao constante aumento do custo dos transportadores habituais de energia, crises econômicas periódicas e a violação do equilíbrio ecológico em nosso planeta. Mudar para fontes alternativas, como aquecedores solares de água, aquecimento solar de ar, é uma forma de economizar dinheiro e cuidar das gerações futuras.

Hoje, para a instalação de equipamentos adequados, você pode usar os serviços de profissionais ou instalar o aquecimento solar de ar com suas próprias mãos. A segunda opção é 4 vezes mais econômica, pois o preço é um importante fator de tomada de decisão, cujas consequências darão resultados ao longo de muitos anos.

A melhoria das tecnologias anteriormente existentes desempenha um papel direto no processo de integração de fontes alternativas de aquecimento para instalações residenciais e industriais no sistema econômico moderno.

Portanto, para o projeto econômico e tecnologicamente correto do sistema, a instalação de seus elementos, é necessário ter uma visão mais completa das possibilidades de aquecimento de uma casa com painéis solares.

Sistemas caseiros: como a energia solar é usada

Sistema de aquecimento solar do espaço.

Mesmo um mestre iniciante pode equipar o aquecimento solar com as próprias mãos, mas trabalhar com diferentes tipos de dispositivos tem algumas diferenças. Estamos falando de painéis solares e coletores solares.

Os painéis solares permitem que você acumule energia e, em seguida, use-a para aquecimento, para aquecer refrigerantes e para alimentar aparelhos elétricos. As fotocélulas, que são a base das baterias, são difíceis de fazer por conta própria. Portanto, eles são comprados, conectados em uma corrente e fixados em um estojo separado, instalando corretamente todos os elementos.

Coletores solares (sistemas solares) aquecem casas particulares, organizando adicionalmente o abastecimento de água quente. Não são necessárias fotocélulas para o coletor. As revisões indicam que organizar o aquecimento solar a partir de materiais improvisados está ao alcance de um mestre iniciante.

Os sistemas solares planos são caixas envidraçadas e isoladas com um líquido refrigerante no interior. O principal elemento dos coletores de vácuo são tubos nos quais a energia é convertida.

Então, a diferença é que com a ajuda de uma bateria você pode produzir eletricidade, e com a ajuda de um coletor você pode aquecer água.

Diagrama do sistema solar.

Eficiência econômica do uso de um gerador de energia solar

Painéis solares para aquecimento geram energia elétrica como resultado de reações fotovoltaicas. Em média, um módulo tem potência de 50 a 300 W com eficiência de até 30%, o que é um valor baixo. O benefício econômico está em outra - eficiente - produção de energia, que permite recuperar os custos já em 3 anos de operação do sistema. Depois de instalar o aquecimento movido a energia solar, você pode esquecer o problema por 25 anos, pois esse é o período estabelecido pelos fabricantes para a operação do equipamento.

Os parâmetros vantajosos deste tipo de aquecimento incluem a economia de espaço útil interno, que é alcançada pela instalação de uma bateria para aquecimento no telhado do edifício. Nesse caso, algumas regras devem ser seguidas:

Gerador.

Os equipamentos de aquecimento solar estão instalados no lado sul, pois é onde se concentra a maior quantidade de calor.
O telhado não deve ser horizontal, mas inclinado - aproximadamente 45 °.
Os painéis solares são bastante pesados, então o sistema de treliças do telhado da casa deve ser forte. A ameaça de colapso é mais provável no inverno, quando a neve se acumula no telhado.
No quintal, na lateral da casa onde estão as baterias, não deve haver árvores ou prédios que criem sombra.

O cálculo da área necessária para as baterias é feito individualmente, mas você pode se orientar, levando em consideração os seguintes parâmetros: para a faixa do meio para aquecer uma casa com área de 100 m², você precisará de cerca de 30 m² de baterias. Deve-se considerar a necessidade de um local isolado na casa onde serão instalados equipamentos que serão usados em dias nublados ou escuros.

O benefício econômico também é determinado pelo tipo de sistema que está conectado à caldeira elétrica, em particular:

elétrico;
agua.

O primeiro é o mais popular devido à sua eficiência com um pequeno aquecimento de grandes áreas da casa, por exemplo, piso radiante. O sistema elétrico é mais fácil de ajustar de acordo com as condições climáticas, o número de pessoas na casa. O equipamento de aquecimento elétrico é mais fácil de instalar e não há tubos e radiadores volumosos sob as janelas.

Os elementos constituintes do sistema.

Vulnerabilidade do sistema de aquecimento alternativo

O cálculo da eficiência de uma bateria solar para aquecer uma casa permite determinar seu período de retorno. Como já mencionado, são 3 anos, mas sujeito a várias condições.

Primeiro, se não houver energia suficiente e a casa tiver que ser aquecida com gás, o custo do aquecimento solar aumenta, o que leva a um aumento nos prazos de retorno.

A redução do custo de operação do equipamento de aquecimento solar residencial pode ser alcançada melhorando a eficiência energética. Ou seja, antes de mudar para uma fonte de energia alternativa, é necessário cuidar do isolamento térmico, eliminando a possibilidade de vazamento de calor. Paredes, teto e piso isolados, vãos calafetados em janelas e portas reduzirão os custos de energia, o que reduzirá o período de retorno.

Em segundo lugar, a operação eficiente de um sistema de aquecimento doméstico com painéis solares só é possível com os devidos cuidados. A contaminação da superfície reduzirá a eficiência energética. Portanto, é recomendável limpar as unidades externas pelo menos uma vez a cada seis meses.

Aquecimento solar de água.

O feedback dos proprietários de casas com sistema de aquecimento solar indica a necessidade de um sistema de backup, como uma caldeira a gás. Na presença de uma rede elétrica centralizada, é possível prever a possibilidade de alternar sua energia em estações com número insuficiente de dias ensolarados. Na maioria das vezes, a necessidade de uma fonte adicional de energia surge no inverno, mas no outono e na primavera, o aquecimento movido a energia solar é economicamente viável.

Princípios de funcionamento dos principais sistemas de aquecimento

Para fornecer aquecimento e fornecimento de água quente na casa, são usados dois sistemas que usam diferentes transportadores de calor - água e ar. O arranjo de tais sistemas é um pouco diferente, assim como a eficiência.

O aquecimento solar de água pode ser constituído pelos seguintes elementos:

Esse aquecimento solar da casa funciona com base no princípio da transferência de calor da água pré-aquecida que passa por tubulações e dispositivos de aquecimento. O cálculo confirma o custo-benefício do consumo do material utilizado para aquecimento, que é alcançado devido à capacidade calorífica da água. Acredita-se que, quando aquecida ao mesmo nível de temperatura, a água retém 4.000 vezes mais calor do que o ar.

As avaliações dos clientes indicam a complexidade da instalação e operação de equipamentos de água solar, a necessidade de monitoramento constante do gerador. Em baixas temperaturas, a água que enche a tubulação congela e se expande, causando a destruição de todo o sistema. Você pode instalar equipamentos apenas no processo de construção de uma casa ou de sua reforma.

O aquecimento solar de ar e o fornecimento de água quente são fornecidos por ar quente soprado por ventiladores especiais. A diferença deste sistema é o uso de não bombas, mas ventiladores potentes.

O aquecimento solar a ar tem um alto nível de eficiência, pois não há elementos de transmissão em seu circuito. O sistema de aquecimento é combinado com o sistema climático, o que permite criar e manter um microclima confortável na sala. Devido à baixa inércia, a sala aquece muito rapidamente. O aquecimento solar a ar provou sua eficácia, e o preço é formado dependendo do volume das instalações aquecidas, das condições climáticas médias anuais e de alguns outros fatores.

Sistema de aquecimento solar de ar.

Antes de comprar o equipamento necessário e instalá-lo, é necessário calcular:

A potência do aquecedor de ar, levando em consideração que a sala deve receber aquecimento suficiente e as perdas de calor devem ser compensadas.
A taxa de fluxo de ar que é aquecido.
Perdas de calor inevitáveis que ocorrem através das paredes da sala, janelas, portas, devido a correntes de ar ou outros motivos.
O diâmetro do duto, levando em consideração as características aerodinâmicas de todo o sistema, que determinará a quantidade de perda de pressão do ar.

Se o cálculo estiver incorreto, é possível superaquecimento dos aquecedores térmicos, vibração, ruído adicional, o que cria desconforto e, posteriormente, leva à falha do sistema.

Uma maneira simples de aquecer a sua casa

A opção mais fácil é criar aquecimento solar com suas próprias mãos a partir de papelão ondulado de metal. O cálculo do material é o seguinte: para criar uma caixa com dimensões de 180x120x15 cm, você precisará de compensado resistente à umidade com 1,2 cm de espessura nas paredes laterais e 0,7 cm na parede traseira.

Ao longo do perímetro da caixa acabada, uma madeira de 4x4 cm é fixada na parede traseira, sobre a qual é colocada lã mineral com uma camada de 4 cm de espessura. A superfície obtida após o isolamento é costurada com papelão ondulado e pintada com tinta preta fosca com características resistentes ao calor.

O princípio de funcionamento do coletor de ar.

No meio da caixa são pregadas tiras, cujo tamanho corresponde à distância da parede ao vidro, que será então instalado. As pranchas são pregadas na forma de um labirinto para criar a circulação de ar necessária. Um orifício retangular é cortado na parte inferior da parede lateral através do qual o ar é fornecido. A abertura é protegida por uma malha ou filtro de ar. A vidraça do coletor solar é complementada pela vedação cuidadosa de todas as juntas.

No lado oposto ao orifício de alimentação de ar, é feito outro orifício no qual o ventilador está instalado. Quando os raios do sol atingem o papelão ondulado, o calor é gerado. Em seguida, será bombeado para aquecer a sala. O aquecimento solar faça você mesmo permite obter cerca de 60 ° C na tomada a uma temperatura de + 10 ° C.

Usamos canos para aquecimento

O aquecimento solar de ar do tipo faça você mesmo a partir de papelão ondulado permite economizar em fontes de energia caras na primavera e no outono, desde que pequenas áreas sejam aquecidas. O aquecimento solar a ar, feito de tubos de alumínio condutores de calor de seção transversal predominantemente retangular, tem um tamanho e retorno mais impressionantes.

O coletor consiste em uma caixa grande, cujo comprimento é igual ao comprimento da casa. Para criar uma estrutura sólida, são usadas placas de 3-4 cm de espessura e compensado resistente à umidade de 0,8 a 1 cm. O princípio de criação de um coletor é o mesmo do papelão ondulado: a parede traseira da caixa é isolado com lã mineral, as paredes laterais - com espuma. A camada de lã mineral é coberta com uma folha de alumínio, à qual os tubos são presos com grampos.

A figura mostra esquematicamente o princípio de funcionamento dos coletores solares de ar.

O coletor feito de tubos de alumínio, que fornece aquecimento solar do ar, tem uma característica: a entrada e a saída de ar estão localizadas em uma parte dele e são separadas por divisórias de madeira. Em seguida, é realizado o envidraçamento (pode-se usar ardósia transparente), pintura e instalação de ventiladores na entrada e saída.

O coletor acabado é instalado em um ângulo em relação à casa e os dutos de ar são levados a ele ao longo de uma vala isolada com espuma.

O aquecimento solar de ar faça você mesmo, criado de acordo com a tecnologia descrita, no inverno até 15.00 inclusive a temperaturas negativas de pelo menos 10 ° C, permite obter ar na saída com uma temperatura de 65 ° C. O cálculo da quantidade de calor que pode ser obtida no verão dá números ainda mais impressionantes, por isso é recomendável sombrear o equipamento para evitar superaquecimento.

Aquecemos a água com energia solar

Aquecedores solares de água podem ser adquiridos em lojas ou você pode criar o seu próprio. O preço do equipamento depende do volume do tanque e do número e tipo de tubos. Em média, esses números variam de 26 a 80 mil (você pode aquecer de 127 a 340 litros de água).

Você pode encontrar centenas de designs desses equipamentos, mas os aquecedores solares portáteis de água estão em maior demanda, que, se necessário, podem ser levados para a casa de campo ou levados com você em uma caminhada. Comentários confirmam que a capacidade de ter água quente durante todo o dia é um argumento sério a favor da criação de um coletor conveniente.

A parte mais demorada do futuro aquecedor de água é o tanque. Para sua fabricação, você precisará de uma folha de ferro galvanizado, da qual a base do tanque é cortada com folgas de 2 a 2,5 cm. Após a modelagem, as juntas são cuidadosamente soldadas. Um cálculo cuidadoso permitirá fazer o trabalho a partir de uma folha, mas em caso de falha, você pode criar uma estrutura a partir de duas folhas galvanizadas.

Para a bobina, são utilizados tubos de cobre ou aço de paredes finas com diâmetro de até 18 mm, que são soldados ao manifold ao longo de todo o comprimento. Desta forma, valores mais altos de condutividade térmica podem ser alcançados.

Além disso, o esquema de trabalho é o mesmo da criação de um coletor solar de ar. Uma caixa é derrubada de madeira compensada multicamada, cujo fundo é isolado termicamente. Um coletor, tanque, tubos são instalados dentro da caixa e reforçados com cantos de metal.

Depois disso, a estrutura é envidraçada, elementos de suporte são anexados. Para que o sistema funcione de forma eficaz, ele deve ser instalado de forma que os raios do sol incidam na superfície em ângulo reto.

Bons proprietários de casas particulares estão sempre procurando maneiras de economizar dinheiro em aquecimento e aquecimento de água. Isso se tornou especialmente relevante nos últimos tempos, quando os preços dos serviços públicos têm uma forte tendência de alta quase todos os trimestres. A própria natureza vem em socorro com sua fonte inesgotável de energia - a radiação solar. Ao colocar as leis da física em prática, os artesãos encontram maneiras interessantes de economizar dinheiro projetando e montando coletores solares, o que, provavelmente, qualquer proprietário pode fazer por conta própria - você só precisa colocar um pouco de esforço e habilidade.

Um coletor solar faça você mesmo pode ser feito de várias maneiras e de uma variedade de materiais, às vezes até daqueles que simplesmente “rolam sob os pés”. , painéis de policarbonato e outros materiais.

Algumas das maneiras de fazer coletores serão discutidas abaixo, mas primeiro você deve estudar os diagramas de conexão - eles, como regra, são aproximadamente comuns a qualquer sistema de aquecimento solar de água.

Diagramas de fiação do coletor solar de água

O funcionamento eficaz do sistema de aquecimento solar de água depende não apenas do material do coletor, mas também de como ele será instalado e conectado corretamente. Existem muitas opções para esquemas de conexão, mas você não deve procurar os mais complexos, pois é bem possível usar os básicos, que são acessíveis e compreensíveis.

Versão "verão" do fornecimento de água quente de um coletor solar

Este esquema simples de conexão do coletor solar é aplicável para aquecimento de água doméstico e doméstico. Se for necessária água quente do lado de fora em um prédio de verão, o tanque também será instalado no ar. No caso em que a água quente é distribuída pela casa e o tanque de armazenamento está instalado lá.

Opção de conexão do coletor "Verão"

Esse esquema geralmente prevê a circulação natural da água e, neste caso, a bateria do coletor é instalada 800 ÷ 1000 mm abaixo do nível do tanque, por onde fluirá a água quente - isso deve ser garantido pela diferença de densidade do frio e líquido aquecido. Para conectar o coletor ao tanque, são usados tubos com diâmetro de pelo menos ¾ de polegada. Para manter a água do acumulador em estado quente, que chegará a partir do aquecimento pelo sol diurno, as paredes devem ser bem isoladas, por exemplo, com lã mineral de 100 mm de espessura e polietileno (se o telhado não for construído sobre a caldeira). Mas ainda assim, é melhor fornecer um abrigo estacionário para o contêiner, pois se o isolamento se molhar com a chuva, reduzirá significativamente suas propriedades de isolamento térmico.

A circulação natural não é muito boa para uso em um sistema com coletor solar, pois cria uma leve inércia no movimento da água no circuito. E se a bateria e o tanque estiverem distantes o suficiente, a água, tendo passado por esse caminho, esfriará gradualmente. Portanto, para aumentar a eficiência, a circulação é frequentemente instalada. Esta opção é adequada para aquecer a água apenas na metade quente do ano e, para o inverno, a água do sistema terá que ser drenada, caso contrário, congelando, ela quebrará facilmente t toneladas de rubi.

Esquema "inverno" para conectar o aquecimento solar de água

Se você planeja usar o coletor solar durante todo o ano, para que a água não congele nos tubos com frio extremo, um anticongelante especial, ou seja, um líquido anticongelante, é derramado no circuito em vez dele. O esquema assume uma aparência completamente diferente - uma caldeira de aquecimento indireto é instalada. Neste caso, o anticongelante aquecido no coletor solar passará pelo trocador de calor serpentina da caldeira, aquecendo a água do tanque.

Um "grupo de segurança" é necessariamente embutido neste sistema - automático saída de ar, manômetro e válvula de segurança, projetados para a pressão desejada. Para o movimento constante do refrigerante, geralmente é usada uma bomba de circulação.

Opção de aquecimento solar

Ao usar energia solar térmica para aquecer uma casa, também é usada uma caldeira de aquecimento indireto conectada ao coletor, bem como para aquecimento adicional do refrigerante - funcionando com combustível sólido ou gás. Nos dias de outono ou primavera, quando o sol é capaz de aquecer o refrigerante até a temperatura desejada, a caldeira pode simplesmente ser desligada.

Coletor solar - uma boa ajuda para aquecimento doméstico

Se os invernos na região são muito frios, não se deve esperar grande eficiência do coletor, pois nesse período há poucos dias de sol e a própria estrela está baixa no horizonte. Portanto, o aquecimento adicional do refrigerante e da água quente é simplesmente necessário. A única maneira de uma bateria solar ajudar a economizar combustível é que a água não fria, mas já um pouco aquecida, fluirá para a caldeira, o que significa que, para trazê-la à temperatura desejada, será necessário menos gás ou madeira para queimar.

Você também precisa saber que quanto maior o coletor solar térmico, mais energia ele poderá absorver. Portanto, para que tal sistema seja capaz de gerar calor suficiente para aquecer a casa, o tamanho da área do coletor deve ser aumentado para 40 ÷ 45% da área total da casa.

Opção para fornecimento de água quente e aquecimento a partir de um coletor solar

Para utilizar o coletor solar tanto para aquecimento quanto para abastecimento de água quente, é necessário combinar as duas opções anteriores no sistema e usar uma caldeira especial para água com um tanque adicional com uma bobina através da qual o refrigerante aquecido pela bateria solar circula. Devido ao fato de o tanque interno ser muito menor que o principal, a água nele aquece da bobina muito mais rápido e libera calor para o tanque geral.

O coletor pode ser incluído no sistema geral "aquecimento - abastecimento de água quente"

Além disso, a caldeira deve ser conectada a uma fonte de aquecimento adicional - pode ser uma caldeira elétrica ou um gerador de calor a combustível sólido.

A instabilidade de temperatura criada pela bateria solar pode contribuir para o sobreaquecimento do líquido de refrigeração ou, inversamente, para o seu arrefecimento demasiado rápido nos circuitos de aquecimento e abastecimento de água. Para evitar que isso aconteça, todo o sistema deve ser controlado por automação. Instalado na fiação controlador temperatura, que pode redirecionar os fluxos de refrigerante, ligar ou desligar as bombas de circulação ou realizar outras operações de controle.

No diagrama acima, esse controlador de temperatura é designado como regulador.

Assim, com diagramas de conexão (strapping), em termos gerais, há clareza. E agora faz sentido considerar várias opções para coletores solares de fabricação própria.

Preços dos coletores solares

Coletores solares

Coletor solar de mangueira ou tubo flexível

Quem tem uma casa particular com jardim ou casa de campo, é claro, sabe que a água deixada na rede de luz temporária depois de regar as camas aquece rapidamente. Esta é a qualidade positiva das mangueiras ou tubos flexíveis e foi usada por artesãos, criando trocadores de calor solar a partir deles. Deve-se notar que esse coletor custará muitas vezes mais barato do que o comprado em uma loja, mas para que o processo de fabricação seja bem-sucedido, algum esforço deve ser feito.

No telhado - uma bateria inteira de coletores solares

Esse coletor pode consistir em uma ou mais seções, nas quais mangueiras firmemente enroladas em um "caracol" espiral são colocadas e fixadas.

"Caracol" - trocador de calor

Esse design pode ser chamado de mais simples tanto no design quanto na instalação. Sua principal desvantagem pode ser chamada de fato de que é praticamente impossível usá-lo sem o uso de circulação forçada, pois se os contornos da tubulação forem muito longos, a resistência hidráulica excederá a força de pressão criada pela diferença de temperatura. No entanto, resolver o problema da instalação de uma bomba de circulação não é nada difícil. E tal sistema, instalado em uma casa de campo, será uma excelente ajuda e pagará rapidamente, incluindo os custos (muito insignificantes) para o fornecimento de energia da bomba.

Coletores semelhantes também são usados para aquecimento de água em piscinas. Eles estão conectados a um sistema de filtragem, que é necessariamente equipado com uma bomba. A água, circulando pelos canos do coletor, tem tempo de aquecer antes de entrar na piscina.

Em alguns casos, criando todo o sistema, você pode fazer sem instalar um tanque de armazenamento. Isso é possível quando a água quente é usada apenas durante o dia e em pequenas quantidades. Por exemplo, em um circuito de 150 m de uma tubulação com diâmetro interno de 16 mm, podem ser acomodados 30 litros de água. E se cinco ou seis desses "caracóis" de canos forem montados em uma única bateria, durante o dia cada membro da família poderá tomar banho várias vezes e ainda haverá muita água quente para as necessidades domésticas.

Se alguém ainda tiver dúvidas sobre a eficácia desse aquecimento de água, recomendamos assistir a um vídeo que mostra um teste de um coletor de mangueira:

Vídeo: a eficiência de um simples coletor solar

Materiais para fabricação

Para fazer esse coletor solar de água, você precisa preparar alguns materiais. Não é de todo excluído que alguns deles possam ser encontrados em um celeiro ou garagem.

Uma mangueira de borracha ou um tubo flexível de plástico preto com diâmetro de 20 ÷ 25 mm é, de fato, o principal elemento do sistema no qual ocorrerá a troca de calor quando a água circular. O número de mangueiras dependerá do tamanho da bateria solar - pode ser de 100 ou 1000 metros. A cor preta da mangueira é a preferida porque absorve o calor mais do que todas as outras tonalidades.

Deve-se notar imediatamente que os tubos de metal-plástico não são particularmente adequados para a fabricação de um coletor, mesmo que sejam cobertos com tinta preta. O fato é que sua plasticidade neste caso é insuficiente - eles quebram em curvas de pequeno raio e, portanto, mesmo que a integridade das paredes não seja violada, a intensidade do fluxo de água diminuirá.

As mangueiras são vendidas em bobinas de 50, 100 ou 200 metros. Se você planeja fazer uma bateria de grande volume, precisará comprar várias baias. Caso esteja planejado usar, por exemplo, 50 ou 100 m de mangueira em cada seção, você não deve comprar uma baia inteira de 200 metros, é melhor comprar uma mangueira medida pronta. Isso economizará tempo durante a instalação.

A mangueira pode ser colocada não apenas em espiral redonda, mas também oval, bem como na forma de uma bobina.

Como uma boa alternativa, você também pode experimentar tubos PEX modernos. Eles têm boa plasticidade, mas é fácil descobrir como dar a eles uma cor preta se não estiver à venda.

Se a inclinação do telhado em que a bateria do coletor será instalada for íngreme, são feitas caixas especiais para espirais de mangueira - de barras, madeira compensada ou chapa de metal. Isso exigirá barras de 40 × 40 ou 40 × 50 mm, madeira compensada de 6 mm de espessura ou uma chapa de metal de 1,5 a 2 mm.

Os blanks do futuro módulo são processados (madeira) ou compostos anticorrosivos (metal). Em seguida, uma caixa é montada a partir deles em uma ou mais espirais.

A propósito, como os lados da caixa, você pode usar molduras de janelas antigas, nas quais a parte inferior é simplesmente montada.

Para o pré-tratamento de metal e madeira, é necessário adquirir compostos antissépticos, anticorrosivos e primários.
As mangueiras (tubos) sofrerão cargas consideráveis tanto da massa do refrigerante quanto de temperaturas extremas e pressão interna. Portanto, eles tentarão quebrar a colocação, deformar, ceder, então você precisa fornecer fixadores especiais para mantê-los na posição inicial definida.

Pode ser uma tira de metal, que é fixada entre os tubos com parafusos autorroscantes.

Outra opção é um pacote solto com um cordão apertado ou uma gravata de plástico com uma cruz ou barra transversal. Mas ainda assim, esse método de fixação é mais adequado para um tubo de plástico do que para uma mangueira, pois pode ceder no cordão quando a borracha se expande. Se uma mangueira de borracha reforçada for escolhida para o coletor, esse método é bastante adequado para fixação.

Outra opção de fixação adequada para um tubo de plástico ou mangueira reforçada pode ser pregos de cabeça larga. Eles podem ser martelados no fundo da caixa (neste caso deve ter uma espessura de pelo menos 10 mm), ou em uma espécie de cruz feita de uma barra.

Será necessário preparar os elementos de conexão para a mangueira ou tubos. Existem muitas variedades de tais acessórios, mas você precisa escolher exatamente aqueles que se destinam para selecionado para fabricação coletor de materiais.

Além desses conectores, serão necessários acessórios rosqueados para mudar de um tubo de plástico ou borracha para um de metal comum. Essa conexão será necessária se o coletor consistir em vários módulos.

Para saber quantos elementos de conexão são necessários, você precisa desenhar antecipadamente um diagrama esquemático do sistema que está sendo criado e calcular seu número nele.

Para combinar todos os módulos em uma única bateria, dois colecionador - corte tubo de metal. Através de um deles, fixado na parte inferior da bateria, a água fria fluirá para os trocadores de calor e, no segundo, fixado na parte superior, a água morna será coletada.

A tubulação superior será conectada ao tanque de armazenamento, ou seja, irá até o consumidor. Deve ter um diâmetro de 40 ÷ 50 mm.

Montagem da bateria

Tendo preparado tudo o que você precisa, você pode começar a trabalhar.

Primeiro você precisa tratar todas as partes de madeira da futura estrutura com um anti-séptico.
Além disso, se o fundo dos módulos for feito de chapa metálica, deve ser revestido com um composto anticorrosivo. Normalmente, o mastique é usado para esse fim, projetado para cobrir o fundo dos carros.

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Depois que as composições secam nos elementos preparados, são montados módulos simples ou comuns a partir deles.
Em seguida, as mangueiras são colocadas neles, para as quais os suportes são fixados.

Para a passagem livre dos tubos pelas laterais dos módulos, são feitos furos para eles - na parte superior e inferior. Assim, um tubo de entrada de água fria é conduzido para o orifício inferior e uma saída aquecida é conduzida para o orifício superior.
Se vários módulos forem montados verticalmente, ou um comum, no qual também são colocados vários "caracóis" do tubo, um acima do outro, a extremidade inferior de cada uma das espirais é conectada à saída superior da subjacente - e toda a “coluna” é comutada de acordo com este princípio sequencial. A extremidade mais baixa está conectada a um coletor de metal comum através do qual a água fria fluirá. Todas as fileiras verticais adjacentes são montadas da mesma maneira - com uma conexão comum ao coletor de alimentação.

Assim, as extremidades superiores das mangueiras da fileira horizontal superior de módulos são conectadas a um tubo coletor de metal, através do qual a água quente é drenada para consumo.
O circuito coletor espiral também pode ser montado em uma chapa metálica instalada não no telhado, mas perto da casa, no lado sul ou perto da piscina, se precisar de aquecimento. Neste caso, a base metálica contribuirá para um aquecimento mais rápido da água e retenção de calor nas tubulações, pois possui boa condutividade térmica e capacidade térmica.

Outra opção para um coletor solar térmico pode ser colocar o circuito no plano do telhado em caixas especiais em longas filas paralelas ao longo de todo o comprimento do telhado.

Preços para tubos XLPE

tubos XLPE

Vídeo: coletor solar de tubo linear simples

Melhore o efeito com garrafas plásticas

A figura mostra um coletor solar feito de mangueiras (tubos), cuja eficiência é bastante aumentada com o uso de garrafas plásticas comuns. Qual é o "recurso" aqui? E há vários deles:

A ação de uma garrafa de plástico como invólucro - esquematicamente

As garrafas desempenham o papel de um invólucro transparente e não permitem que as correntes de ar retirem o calor durante absolutamente desnecessário troca mútua de calor. Além disso, as próprias câmaras de ar tornam-se uma espécie de acumuladores de calor. Há um efeito estufa, que é usado ativamente na tecnologia agrícola.
A superfície arredondada da garrafa desempenha o papel de uma lente que potencializa o efeito da luz solar.
Se a superfície inferior da garrafa for coberta com um material de folha refletiva, então o efeito de focalizar os raios na zona da passagem do tubo pode ser alcançado. O aquecimento só se beneficiará disso.
Outro fator importante. Uma superfície plástica transparente reduzirá até certo ponto os efeitos negativos prejudiciais dos raios ultravioleta, que nem a borracha nem o plástico "gostam". Tal circuito deve durar mais tempo.

Para fazer esse coletor solar, você precisará de:

1 - Mangueira de borracha, tubos de metal preto ou plástico - como trocador de calor.

2 - Garrafas plásticas que se transformarão em invólucro ao redor das tubulações do circuito.

3 - Nas garrafas, na sua metade, que ficará junto ao fundo, pode ser inserida folha ou outro material refletor. A parte reflexiva deve olhar para o sol.

4 - Será muito fácil montar o suporte a partir de uma barra ou tubo de metal.

5 - Tanque de armazenamento de água aquecida, que deve ser conectado ao ponto de entrada - torneira, chuveiro, etc.

6 - Tanque de água fria que pode ser conectado ao sistema de abastecimento de água.

Instalação de um coletor solar

A montagem da versão mostrada no diagrama superior é a seguinte:

Para começar, um suporte é montado a partir de um tubo ou barra de metal. Se for feito de madeira, deve ser revestido com uma composição anti-séptica, mas se for feito de metal, deve ser tratado com um agente anticorrosivo. É necessário calcular o comprimento para que um número par de garrafas seja instalado entre os dois racks.
Em racks, à distância a largura das garrafas, são fixadas tiras horizontais, nas quais será possível fazer uma fixação adicional para a bobina. Além disso, eles trairão a rigidez adicional do quadro.
Em seguida, o número necessário de garrafas de plástico é preparado - a parte inferior é cortada delas para que uma garrafa com o lado do gargalo se encaixe perfeitamente no orifício resultante.

Uma mangueira (tubo) do comprimento necessário é tomada, o que será suficiente para colocar circuito de bobina em um suporte de quadro pronto.

Afastando-se da borda da mangueira 100 ÷ 150 mm, marque o local de sua fixação. Então, por essa borda, o número necessário de garrafas preparadas é colocado no tubo, o que será suficiente para fechar completamente a área do rack oposto. As garrafas são instaladas firmemente uma à outra, de modo que o gargalo da segunda entre no orifício cortado no fundo da anterior.

Quando a seção do tubo para colocar a seção superior da bobina é completamente coberta com uma caixa de garrafas, sua borda é fixada na parte superior do rack esquerdo da estrutura. Para fixação, você pode usar suportes de clipes para tubos de plástico com trava, do tamanho desejado.

Se necessário, a posição das garrafas é ajustada para que a metade da folha fique na parte inferior, perto da estrutura do coletor.
Em seguida, o tubo recebe um giro suave e se encaixa de volta no clipe.
O próximo passo é colocar as garrafas no cano novamente, e ele já está fixado no rack esquerdo. Este seguidor continua até que todo o quadro seja preenchido com uma bobina coletora.
Agora resta apenas “embalar” os acessórios através dos quais o coletor resultante será conectado ao abastecimento de água fria e ao tanque de armazenamento quente.

Aqui está o que pode acontecer no final - você não pode imaginar isso mais fácil!

Tal colecionador, como você pode ver, absolutamente não é difícil na fabricação, mas pode se tornar um bom "ajudante" em uma casa particular, assumindo as funções de aquecimento de água.

A propósito, a energia solar pode ser usada não apenas para aquecer água, mas também para fornecer ar aquecido aos quartos. Por exemplo, como fazer você mesmo, você pode descobrir se seguir o link para uma publicação especial do nosso portal.