Sistemes de calefacció solar: anàlisi de tecnologies de calefacció basades en sistemes solars
La qüestió de trobar fonts de calor alternatives és cada cop més urgent. Això es veu facilitat per l'augment dels preus del gas, el carbó i el petroli.Una direcció molt prometedora són els sistemes de calefacció solar que poden escalfar una habitació de manera efectiva durant molts anys.
Estàs pensant a instal·lar un sistema solar, però tens dubtes i preguntes? L'ajudarem a esbrinar quan és adequat utilitzar l'energia solar per a la calefacció i descriurem les possibles opcions per organitzar la calefacció. A més, oferirem instruccions per fer sistemes solars casolans: col·lectors plans i tubulars.
El contingut de l'article:
L'energia solar és una font de calor alternativa
La idea d'utilitzar l'energia solar per a la calefacció no és nova. A més, la viabilitat del seu ús ha estat provada pels americans, xinesos, espanyols, israelians i japonesos.
El mercat està ple d'ofertes de diverses instal·lacions de conversió d'energia solar i el seu posterior aprofitament per a necessitats econòmiques.
El cost dels sistemes depèn del seu tipus, àrea i material utilitzat en la fabricació. D'any en any hi ha una tendència constant a la baixa dels preus de tot tipus d'instal·lacions solars - sistemes solars.
Això els fa més accessibles per a una població més àmplia. Però encara no tothom està preparat per fer una compra així.
Però, si ho desitja, podeu construir un sistema de calefacció solar eficaç amb les vostres pròpies mans, gastant molt menys diners.
Un sistema de calefacció convencional que ha complert a la perfecció les seves funcions durant molts anys és cada cop més car. La raó d'això és l'augment global dels preus dels recursos energètics a tot el món. El desig natural del propietari és estalviar en calefacció, que consumeix una part important del pressupost familiar.
Així, un sistema de calefacció solar pot substituir completament el combustible sòlid habitual, el gas o qualsevol altre. Tot depèn del tipus i la mida de l'habitació on s'utilitzarà.
Una opció adequada per a un graner no serà adequada per a un edifici residencial i un sistema que satisfà les necessitats d'una casa d'estiu no pot fer front a la calefacció d'una mansió de 2 pisos.
Substituir completament la calefacció tradicional per solar de vegades és problemàtic. El propietari té por que el sistema no pugui fer front o que no hi hagi prou espai físicament per instal·lar el nombre necessari de panells.
Per tant, sovint utilitzen un sistema de calefacció combinat sense abandonar completament l'equip de gas (elèctric o altre) instal·lat. El nivell de substitució de la calefacció convencional per solar pot arribar al 90%.
També és important el nombre anual de dies assolellats de la zona on es troba l'habitatge. A més, la temperatura mitjana diària no és tan important. Moltes instal·lacions absorbeixen eficaçment la llum els dies gelosos d'hivern (els col·lectors solars utilitzen anticongelant com a refrigerant).
On serà més eficaç la instal·lació solar?
Quan es tracta de substituir la calefacció per un sistema solar, cal tenir en compte una sèrie de factors que afecten la seva eficiència.
En primer lloc, heu de triar el correcte tipus de sistema solar. En aquest cas, hauríeu de tenir en compte l'àrea de l'habitació i la seva finalitat. Molt sovint es tracta d'una casa privada on viu una família de 4-5 persones.
En segon lloc, calculeu acuradament les vostres necessitats de calor en funció del consum màxim durant l'estació de fred. Compareu aquestes xifres amb la quantitat d'energia generada per metre quadrat. m instal·lació solar. Només queda calcular l'àrea de l'estructura solar que pot fer front a la calefacció d'una habitació determinada.
El valor resultant es convertirà en el factor principal per determinar la ubicació del sistema. Normalment, els propietaris prefereixen utilitzar el sostre o la paret de la casa. Rarament utilitzeu la zona adjacent o el sostre del garatge. De vegades es construeixen estands especials per muntar la instal·lació.
És important que res impedeixi la lliure penetració de la llum solar a la superfície que absorbeix la llum. Heu de triar una paret sud, sud-est o sud-oest o part del sostre.
Un cop decidit on es col·locaran les plaques solars, cal dur a terme la preparació prèvia de l'habitatge:
- Allibera espai. Reduïu l'excés de plantacions si estan en el camí.
- Reforçar el sostre. Aquí no hem d'oblidar-nos del pes de l'estructura proposada.
- Aïllament addicional de l'edifici. Després de tot, no té sentit escalfar el carrer.
Tercer, heu de decidir si voleu comprar o construir un sistema de calefacció. Tot depèn de les capacitats financeres i del desig de dedicar temps a la fabricació de l'estructura.
Després d'haver escollit la segona opció, cal entendre el principi de funcionament del sistema desitjat per muntar-ho tot correctament.
Possibles opcions per organitzar la calefacció solar
Les opcions per construir un sistema de calefacció solar depenen completament dels desitjos del propietari de la llar:
- Aplicació de productes de fàbrica. Compra de col·lectors confeccionats amb autoinstal·lació i instal·lació.
- Construcció d'un projecte pilot. Cal comprovar l'efecte de l'ús del sistema per a més càlculs precisos.
- Realització independent d'un cicle complet de treball. Càlcul, disseny, construcció des de zero d'un sistema solar, la seva instal·lació.
Opció 1. Això implica escollir la ubicació adequada per a les instal·lacions solars, perquè d'això dependrà l'eficiència del seu ús. La instal·lació també requerirà habilitats especials.
No cal calcular el nombre de panells: n'hi haurà prou amb expressar tots els vostres desitjos al proveïdor d'equips.També haureu de respondre preguntes clarificadores dels gestors: això és tot, la selecció del nombre òptim de panells (col·leccionistes) es farà sense cap dificultat.
Opció núm. 2 - Construcció d'un projecte pilot. Serà la solució òptima per dubtar de la gent. Després de tot, la decisió final de substituir el sistema de calefacció és difícil de prendre immediatament. Construir un col·lector solar (aire o aigua) de mida petita i provar-lo "en acció" serà una experiència gratificant.
Després d'haver avaluat els costos reals de producció, comparat amb el valor de mercat de sistemes similars i calculat l'estalvi de l'ús a la granja, serà fàcil prendre una decisió responsable.
Opció #3 – l'elecció dels veritables mestres.
Per escalfar completament la instal·lació, caldrà una quantitat colossal de treball:
- Calcula l'àrea requerida del sistema solar.
- Determineu la ubicació de la futura instal·lació i reforçeu-la.
- Aïllament addicional de l'habitatge.
- Compreu tots els elements per construir el sistema.
- Construir bateria solar.
- Instal·leu el sistema construït, centrant-vos en els requisits bàsics: l'angle d'inclinació en relació amb la incidència de la llum solar.
Realitzar un cicle complet de treball en la instal·lació d'un sistema no es pot dir que és una tasca fàcil, però el procés és extremadament emocionant. A més, us permet estalviar una quantitat considerable.
Tipus d'instal·lacions de conversió d'energia solar
Segons el principi de funcionament, hi ha dos tipus de dispositius que absorbeixen la llum solar:
- Bateries basades en convertidors fotoelèctrics. Representació de sistemes d'elements semiconductors connectats en sèrie o en paral·lel. Subministren corrent per alimentar els escalfadors domèstics.
- Col·lectors solars. Panells amb un sistema de tubs farcits d'un refrigerant: aire, mescla anticongelant o aigua. Subministren refrigerant escalfat pel sol al circuit de calefacció.
Considerem cada opció per separat.
Panells solars
Una bateria solar converteix la llum absorbida en electricitat. Està format per fotocèl·lules (la majoria de les vegades silici), capaços d'extreure immediatament corrent elèctric directe de la radiació solar.
Aquesta instal·lació es pot utilitzar per garantir la funcionalitat dels equips de calefacció elèctrica. Ha d'estar connectat al sistema d'alimentació de la llar.
L'eficiència de conversió de la radiació solar amb aquesta instal·lació és del 5% al 20%, depenent del tipus d'aparell que processi la radiació solar. Capacitat 1 m2 bateria solar - 120 W.
Queda per calcular quants metres quadrats d'espai es necessitaran per satisfer les necessitats d'una llar en particular, en funció de la mida de l'habitatge, les necessitats individuals de calor i el nivell d'aïllament de les estructures.
Per a la calefacció, els panells solars són més efectius a les regions del sud. El seu principal desavantatge és una disminució de l'eficiència al capvespre i el temps ennuvolat, i una manca total de rendiment a la nit.
Per fer una bateria solar amb les vostres pròpies mans, primer haureu de muntar el marc, soldar les cèl·lules solars, després posar-ho tot amb cura i utilitzar segellador.
Per fer el marc, s'utilitzen llistons de fusta i cantonades d'alumini.Tot depèn de la mida de l'estructura que s'està muntant i de la ubicació de la seva instal·lació. Les cèl·lules solars (hòsties de silici) són la part més consumible de l'estructura. Són monocristal·lins i policristalins. Els primers són una mica més cars, però el seu rendiment és un 5% superior.
Fer-los tu mateix és impossible. És millor comprar convertidors fotoelèctrics amb conductors ja soldats.
S'han de col·locar sobre una base de tauler de fibra, després fixar-se al marc, conduir els cables des dels elements exteriors i omplir tots els forats amb segellador. Deixeu que l'estructura s'assequi bé i cobreixi amb una tapa de vidre o plàstic transparent.
Els esquemes d'instal·lació i els mètodes per connectar les plaques solars es descriuen a Aquest article.
Col·lectors solars
Els col·lectors tenen una manera fonamentalment diferent de convertir la llum absorbida. El seu treball es basa en que el refrigerant passa per canonades.
Segons el disseny, es poden distingir tres tipus principals de col·lectors, que s'utilitzen més sovint per a la construcció d'un sistema de calefacció solar:
- Pis. El dissipador de calor: el seu absorbidor està fet de xapa metàl·lica amb una superfície exterior ennegrida. Quan s'escalfa, transfereix energia al refrigerant del sistema de calefacció.
- El buit. Col·leccionista sistema tipus buit fet segons el disseny del termo, gràcies al qual la calor rebuda del sol també es conserva gairebé dues vegades.
- Hubs. El dispositiu està equipat amb una part de mirall còncava amb una gran superfície que enfoca la llum solar en una petita zona absorbent.
Les instal·lacions solars més habituals a la vida quotidiana estan equipades amb un sistema de tubs fet en forma d'elements connectats en paral·lel o bobina. Els tubs s'omplen amb aigua tècnica o amb una barreja d'aigua amb líquid o aire no congelant.
La instal·lació d'aire es pot utilitzar com a font de calefacció addicional. No és capaç de proporcionar calor completament un habitatge, independentment de la regió on es trobi. La característica principal d'aquest tipus de sistema solar és l'aire, que actua com a refrigerant.
Els sistemes tubulars s'utilitzen molt activament per a la calefacció durant tot l'any. La barreja anticongelant o anticongelant s'escalfa pels raigs del sol, després passa a través de tubs d'intercanvi de calor interns i després s'envia al dipòsit d'emmagatzematge.
El moviment del líquid és estimulat per una bomba, gràcies a la qual es mou del dipòsit al sistema de calefacció. El refrigerant escalfat desplaça la part refredada del líquid, que ha de tornar al col·lector i escalfar-se.
El principi de funcionament d'un sistema solar pla es basa en la penetració de la llum solar al panell on es troba l'absorbidor de calor. S'escalfa i emet calor, que es transfereix al líquid que circula per tubs metàl·lics (la majoria de vegades coure).
Què pots construir pel teu compte?
Podeu construir un sistema de calefacció solar amb un col·lector d'aire amb les vostres pròpies mans. El millor és col·locar-lo a la paret sud de l'edifici.
Com més gran sigui l'àrea de l'habitació climatitzada, més gran serà l'àrea que ocuparà el col·lector, potser tota la paret de la casa. A més, aquest sistema solar es pot construir a les golfes.
Un col·lector solar que escalfa la massa d'aire realitza les seves funcions de calefacció a causa dels fluxos d'aire que passen a l'interior del sistema.El refrigerant circula pel circuit, es refreda i torna a entrar al sistema. El moviment dels fluxos d'aire es pot dur a terme de manera natural o mitjançant un ventilador.
Pel que fa als materials per fer el col·lector d'aire, podeu utilitzar diverses eines disponibles. No hi ha una regla única.
Els artesans domèstics estan millorant aquest tipus de sistemes solars, muntats a casa. Algunes persones s'esforcen per aconseguir una opció més barata, sacrificant l'eficiència, mentre que altres fan el contrari.
Vegem els principals mètodes.
Característiques de la instal·lació d'un sistema solar tubular
Un sistema de calefacció solar tubular es pot utilitzar en diverses regions. No depèn de la temperatura externa. El més important és que la instal·lació rebi la màxima quantitat de llum solar.
L'anticongelant utilitzat com a refrigerant no es congela a baixes temperatures. Els dies clars d'hivern, la quantitat de llum solar supera la quantitat de llum rebuda a l'estiu.
Un col·lector solar tubular consta d'un sistema de tubs de buit transparents connectats entre si. Contenen una substància amb un punt d'ebullició baix. Quan bull, s'evapora, transfereix la seva calor a la punta de coure i baixa, on tot es repeteix de nou.
Els tubs de buit absorbeixen fins al 90% de tota la radiació solar (visible i infraroja). L'energia solar, convertida en calor, es subministra al refrigerant. Transfereix aquesta energia encara més a través del sistema: a un intercanviador de calor situat en un dipòsit d'emmagatzematge especial.
El moviment del refrigerant i l'aigua a través dels sistemes de calefacció es produeix a causa de les bombes. És important que el dipòsit tingui un bon aïllament tèrmic. Com a regla general, hi ha dos intercanviadors de calor: un està connectat a l'escalfador addicional, el segon està connectat als col·lectors.
A les cases amb aquest tipus d'instal·lació solar, és avantatjós connectar addicionalment un sistema de terra calefactora. Això permet escalfar l'edifici de manera més eficient.
Pel que fa a la instal·lació de col·lectors tubulars, podeu instal·lar-lo vosaltres mateixos. L'únic que heu de tenir en compte és l'angle d'inclinació de treball: ha de ser d'almenys 20 °.
No serà possible construir una instal·lació de buit amb les vostres pròpies mans: és impossible fer tubs de buit a casa. Això ho fan fàbriques especialitzades en la producció de sistemes solars al buit.
Instal·lació solar plana
Sovint s'utilitza un col·lector solar pla per a la calefacció.
Per construir-lo necessitareu:
- marc metàl·lic;
- fons durador;
- capa d'aïllament tèrmic;
- una capa negra absorbent de radiació solar (adsorbent);
- coberta transparent - plàstic, vidre;
- tubs per líquid (coure, alumini).
L'estructura ha d'estar equipada amb tubs d'entrada i sortida i una bomba per a una circulació eficient de fluids.
El col·lector pla es pot instal·lar en qualsevol angle; un requisit previ és netejar-lo de neu i pols. És especialment bo per a climes càlids.
Durant l'estació freda s'observen baix rendiment i altes pèrdues de calor.La qual cosa posa en dubte l'ús d'aquest sistema solar sol per a la calefacció completa. Seria òptim utilitzar una instal·lació solar plana juntament amb calefacció de gas, elèctrica o de combustible sòlid.
Et convidem a llegir articles sobre sistemes de calefacció solar casolà:
- Com fer un col·lector solar per escalfar amb les vostres pròpies mans: guia pas a pas
- Com fer una bateria solar amb les teves pròpies mans: mètodes per muntar i instal·lar un panell solar
Un cop més sobre la conveniència
És beneficiós utilitzar l'energia solar per a la calefacció en lloc dels recursos energètics convencionals. Segons el tipus de sistema solar escollit, l'estalvi en el consum de calor de pagament pot arribar al 100%.
Una opció per substituir completament el sistema de calefacció és utilitzar col·lectors amb tubs de buit. Es tracta d'un projecte bastant car en la fase inicial. En el futur, pot garantir una independència energètica completa, que es pagarà per si mateixa en 6-8 anys.
La vida útil de les instal·lacions solars és de fins a 25 anys. Requereixen poc manteniment: neteja periòdica de superfícies de neu, pols i runes. Pel que fa a les reparacions, podeu fer-ho vosaltres mateixos. Un inconvenient important és que els col·lectors de placa plana i les plaques solars tenen "por" dels huracans.
Aquesta calefacció és segura per als habitants de la casa i el medi ambient. És totalment gratuït i no depèn dels tipus de canvi ni dels preus de l'energia.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El vídeo mostrarà el procés de construcció d'una bateria solar amb les vostres pròpies mans:
Una ajuda visual per a la construcció d'un sistema de calefacció d'aire:
Tecnologia per fer una instal·lació solar plana amb les teves pròpies mans:
Les centrals solars o sistemes de calefacció solar han demostrat la seva validesa a tot el món. Permeten rebre calor gratuïtament, reduint en un 30% el cost de pagar les factures de la calefacció.
És possible substituir completament els recursos energètics per energia solar al vostre sistema de calefacció. Un altre avantatge important és que podeu muntar la instal·lació solar vosaltres mateixos.
Tens habilitats pràctiques per muntar o operar sistemes de calefacció solar? Comparteix els teus coneixements acumulats, fes preguntes sobre el tema i participa en debats. El formulari de comentaris es troba a continuació.
He vist moltes plaques solars a l'estranger. Això és un bon estalvi. Visc a la regió del sud. Tenim molts dies assolellats, però encara l'ús de plaques solars no està molt estès. I vull intentar instal·lar-lo en una casa de camp. Estic investigant informació sobre això. No tot és senzill, és clar. El més probable és que en compraré un de ja fet i l'instal·laré jo mateix. Encara hi estic pensant.
Per a les regions on hi ha un gran nombre de dies assolellats lluminosos a l'any, la instal·lació de plaques solars està justificada econòmicament, sobretot tenint en compte l'augment actual dels preus dels recursos energètics i la creixent preocupació pel medi ambient. Els mateixos panells solars també s'estan abaratint i millorant, així que crec que en el futur s'introduiran a tot arreu del nostre país.
De petit fèiem plaques solars amb les nostres pròpies mans, no recordo de què: o fotoresistències, o fotodiodes. Ha funcionat. No sé fins a quin punt és econòmicament beneficiós tot això per a Rússia. La nostra gent (jo treballo en xarxes elèctriques) que pot fer que una bateria solar amb les seves pròpies mans actuï encara més eficientment des del punt de vista energètic.Simplement aprenen a aturar comptadors d'electricitat i negocien amb els controladors. I reben energia gratuïta sense piles. Això és real.