Com fer un col·lector solar per escalfar amb les vostres pròpies mans: una guia pas a pas
L'augment del cost de les fonts d'energia tradicionals anima els propietaris particulars a buscar opcions alternatives per escalfar les seves cases i escalfar aigua.D'acord, el component financer del problema jugarà un paper important a l'hora d'escollir un sistema de calefacció.
Un dels mètodes més prometedors de subministrament d'energia és la conversió de la radiació solar. Per a això s'utilitzen sistemes solars. Comprendre el principi del seu disseny i el mecanisme de funcionament, fer un col·lector solar per escalfar amb les vostres pròpies mans no serà difícil.
Us explicarem les característiques de disseny dels sistemes solars, us oferirem un esquema de muntatge senzill i descrivim els materials que es poden utilitzar. Les etapes del treball s'acompanyen de fotografies visuals, el material es complementa amb vídeos sobre la creació i posada en marxa d'un col·leccionista casolà.
El contingut de l'article:
Principi de funcionament i característiques de disseny
Els sistemes solars moderns són un dels tipus de fonts alternatives rebent calor. S'utilitzen com a equip de calefacció auxiliar que converteix la radiació solar en energia útil per als propietaris.
Només són capaços de proporcionar subministrament d'aigua calenta i calefacció durant l'estació freda només a les regions del sud. I només si ocupen una superfície prou gran i s'instal·len en zones obertes no ombrejades pels arbres.
Malgrat el gran nombre de varietats, el seu principi de funcionament és el mateix. Cap sistema solar És un circuit amb una disposició seqüencial de dispositius que subministren energia tèrmica i la transmeten al consumidor.
Els principals elements de treball són plaques solars basades en fotocèl·lules o col·lectors solars. Tecnologia conjunt del generador solar en plaques fotogràfiques és una mica més complicat que en un col·lector tubular.
En aquest article analitzarem la segona opció: un sistema de col·lectors solars.
Els col·lectors són un sistema de tubs connectats en sèrie a les línies de sortida i entrada o disposats en forma de bobina. L'aigua de procés, el flux d'aire o una barreja d'aigua i algun tipus de líquid no congelant circula pels tubs.
La circulació és estimulada per fenòmens físics: evaporació, canvis de pressió i densitat a partir del pas d'un estat d'agregació a un altre, etc.
La captació i acumulació d'energia solar es realitza mitjançant absorbidors. Es tracta d'una placa metàl·lica sòlida amb una superfície exterior ennegrida o d'un sistema de plaques individuals unides a tubs.
Per a la fabricació de la part superior del cos, la tapa, s'utilitzen materials amb una alta capacitat de transmetre la llum. Això pot ser plexiglàs, materials polímers similars, tipus de vidre temperat tradicional.
Cal dir que els materials polimèrics no toleren prou bé la influència dels raigs ultraviolats.Tots els tipus de plàstic tenen un coeficient d'expansió tèrmica força elevat, que sovint condueix a la despresurització de la carcassa. Per tant, l'ús d'aquests materials per a la fabricació del cos del col·lector s'ha de limitar.
L'aigua com a refrigerant només es pot utilitzar en sistemes dissenyats per subministrar calor addicional durant el període de tardor/primavera. Si teniu previst utilitzar el sistema solar durant tot l'any, abans de la primera olla de fred, canvieu l'aigua de procés per una barreja d'ella i anticongelant.
Si s'instal·la un col·lector solar per escalfar un edifici petit que no té connexió amb la calefacció autònoma de la casa o amb xarxes centralitzades, es construeix un sistema senzill d'un sol circuit amb un dispositiu de calefacció al principi.
La cadena no inclou bombes de circulació ni dispositius de calefacció. L'esquema és extremadament senzill, però només pot funcionar als estius assolellats.
Quan un col·lector s'inclou en una estructura tècnica de doble circuit, tot és molt més complicat, però el rang de dies adequats per al seu ús augmenta significativament. El col·lector només processa un circuit. La càrrega predominant es col·loca a la unitat de calefacció principal, funcionant amb electricitat o qualsevol tipus de combustible.
Malgrat la dependència directa del rendiment dels dispositius solars del nombre de dies assolellats, tenen una demanda i la demanda de dispositius solars augmenta constantment. Són populars entre els artesans populars que busquen canalitzar tot tipus d'energia natural en canals útils.
Classificació segons criteris de temperatura
Hi ha un gran nombre de criteris pels quals es classifiquen determinats dissenys del sistema solar. Tanmateix, per als dispositius que es poden fabricar amb les vostres pròpies mans i utilitzar-los per al subministrament d'aigua calenta i la calefacció, l'opció més racional seria separar-los per tipus de refrigerant.
Per tant, els sistemes poden ser líquids i aeris. El primer tipus s'aplica més sovint.
A més, sovint s'utilitza una classificació basada en la temperatura a la qual es poden escalfar els components de treball del col·lector:
- Baixa temperatura. Opcions capaços d'escalfar el refrigerant fins a 50ºС. S'utilitzen per escalfar aigua en dipòsits de reg, banyeres i dutxes a l'estiu i per millorar les condicions confortables a les nits fresques de primavera-tardor.
- Temperatura mitjana. Proporcioneu una temperatura del refrigerant de 80ºС. Es poden utilitzar per escalfar habitacions. Aquestes opcions són les més adequades per moblar cases particulars.
- Temperatura alta. La temperatura del refrigerant en aquestes instal·lacions pot arribar fins a 200-300ºС. S'utilitzen a escala industrial, instal·lats per a tallers de producció de calefacció, edificis comercials, etc.
Els sistemes solars d'alta temperatura utilitzen un procés força complex de transferència d'energia tèrmica. A més, ocupen un espai impressionant, que la majoria dels nostres amants de la vida rural no es poden permetre.
El procés de fabricació requereix mà d'obra i la implementació requereix equips especialitzats. És gairebé impossible fer aquesta versió d'un sistema solar pel vostre compte.
Col·lector fet a mà
Fer un dispositiu solar amb les teves pròpies mans és un procés fascinant que aporta molts beneficis. Gràcies a això, podeu utilitzar racionalment la radiació solar lliure i resoldre diversos problemes econòmics importants. Vegem les característiques de la creació d'un col·lector de placa plana que subministra aigua calenta al sistema de calefacció.
Materials de bricolatge
El material més senzill i assequible per a l'autoassemblatge d'un cos de col·lector solar és un bloc de fusta amb un tauler, fusta contraxapada, taulers OSB o opcions similars. Com a alternativa, podeu utilitzar un perfil d'acer o d'alumini amb làmines similars. Una caixa metàl·lica costarà una mica més.
Els materials han de complir els requisits per a les estructures utilitzades a l'aire lliure. La vida útil d'un col·lector solar varia de 20 a 30 anys.
Això vol dir que els materials han de tenir un determinat conjunt de característiques de rendiment que permetin utilitzar l'estructura durant tota la seva vida útil.
Si el cos està fet de fusta, la durabilitat del material es pot assegurar mitjançant la impregnació amb emulsions de polímers d'aigua i el recobriment amb pintures i vernissos.
El principi bàsic que s'ha de seguir a l'hora de dissenyar i muntar un col·lector solar és la disponibilitat de materials en termes de preu i disponibilitat. És a dir, es poden trobar al mercat lliure o bé es poden fer independentment dels materials disponibles.
Matisos d'aïllament tèrmic
Per evitar la pèrdua d'energia tèrmica, s'instal·la material aïllant a la part inferior de la caixa. Pot ser escuma de poliestirè o llana mineral. La indústria moderna produeix una gamma bastant extensa de materials aïllants.
Per aïllar la caixa, podeu utilitzar opcions d'aïllament de làmina. D'aquesta manera, és possible proporcionar tant aïllament tèrmic com reflex de la llum solar de la superfície de la làmina.
Si s'utilitza escuma rígida o tauler de poliestirè expandit com a material aïllant, es poden tallar ranures per acomodar el sistema de bobina o canonada. Normalment, l'absorbidor del col·lector es col·loca a la part superior de l'aïllament tèrmic i es fixa fermament a la part inferior de la carcassa d'una manera que depèn del material utilitzat en la fabricació de l'habitatge.
Disipador de calor del col·lector solar
Aquest és un element absorbent. Es tracta d'un sistema de canonades en què s'escalfa el refrigerant, i les peces més sovint són de xapa de coure. Es consideren els materials òptims per a la fabricació d'un dissipador de calor canonades de coure.
Els artesans domèstics han inventat una opció més barata: un intercanviador de calor en espiral fet de canonades de polipropilè.
Una solució pressupostària interessant és un absorbidor del sistema solar fet d'un tub de polímer flexible. S'utilitzen accessoris adequats per connectar els dispositius a l'entrada i la sortida.L'elecció dels materials disponibles a partir dels quals es pot fer un intercanviador de calor de col·lector solar és força àmplia. Aquest podria ser l'intercanviador de calor d'una nevera antiga, canonades d'aigua de polietilè, radiadors de panells d'acer, etc.
Un criteri important per a l'eficiència és la conductivitat tèrmica del material del qual està fet l'intercanviador de calor.
Per a l'autoproducció, el coure és la millor opció. Té una conductivitat tèrmica de 394 W/m². Per a l'alumini, aquest paràmetre varia de 202 a 236 W/m².
Tanmateix, la gran diferència en els paràmetres de conductivitat tèrmica entre les canonades de coure i polipropilè no vol dir que un intercanviador de calor amb canonades de coure produirà volums d'aigua calenta centenars de vegades més grans.
En igualtat de condicions, el rendiment d'un intercanviador de calor fet de tubs de coure serà un 20% més eficient que el rendiment de les opcions metall-plàstic. Així, els intercanviadors de calor fets amb tubs de polímer tenen dret a la vida. A més, aquestes opcions seran molt més barates.
Independentment del material de les canonades, totes les connexions, tant soldades com roscades, s'han de segellar. Les canonades es poden col·locar paral·leles entre si o en forma de bobina.
El circuit de tipus bobina redueix el nombre de connexions, això redueix la probabilitat de fuites i assegura un flux de refrigerant més uniforme.
La part superior de la caixa on es troba l'intercanviador de calor està coberta amb vidre.Com a alternativa, podeu utilitzar materials moderns, com ara un anàleg acrílic o policarbonat monolític. El material translúcid pot no ser llis, sinó estriat o mat.
Aquest tractament redueix la reflectivitat del material. A més, aquest material ha de suportar càrregues mecàniques importants.
En mostres industrials d'aquests sistemes solars, s'utilitza vidre solar especial. Aquest vidre es caracteritza per un baix contingut en ferro, que garanteix menors pèrdues d'energia tèrmica.
Dipòsit d'emmagatzematge o cambra anterior
Qualsevol recipient amb un volum d'entre 20 i 40 litres es pot utilitzar com a dipòsit d'emmagatzematge. Una sèrie de tancs una mica més petits connectats per canonades en una cadena en sèrie serviran. Es recomana aïllar el dipòsit d'emmagatzematge, perquè L'aigua escalfada pel sol en un recipient sense aïllament perdrà ràpidament energia tèrmica.
De fet, el refrigerant del sistema de calefacció solar ha de circular sense acumulació, perquè L'energia tèrmica rebuda s'ha de consumir durant el període de recepció. El dipòsit d'emmagatzematge serveix més aviat com a distribuïdor d'aigua calenta i una cambra frontal que manté l'estabilitat de la pressió en el sistema.
Etapes del muntatge del sistema solar
Després de fabricar el col·lector i preparar tots els elements estructurals constitutius del sistema, podeu començar la instal·lació directa.
El treball comença amb la instal·lació d'una càmera frontal, que, per regla general, es col·loca al punt més alt possible: a l'àtic, torre independent, pas superior, etc.
Durant la instal·lació, cal tenir en compte que després d'omplir el sistema amb refrigerant líquid, aquesta part de l'estructura tindrà un pes impressionant. Per tant, hauríeu d'assegurar-vos que el sostre sigui fiable o reforçar-lo.
Després d'instal·lar el contenidor, comenceu a instal·lar el col·lector. Aquest element estructural del sistema es troba al costat sud. L'angle d'inclinació respecte a l'horitzó ha de ser de 35 a 45 graus.
Després d'instal·lar tots els elements, es lliguen amb tubs, connectant-los en un únic sistema hidràulic. L'estanquitat del sistema hidràulic és un criteri important del qual depèn el funcionament eficient del col·lector solar.
Per connectar elements estructurals en un únic sistema hidràulic, s'utilitzen canonades amb un diàmetre d'una polzada i mitja polzada. El diàmetre més petit s'utilitza per construir la part de pressió del sistema.
La part de pressió del sistema es refereix a l'entrada d'aigua a la cambra frontal i la sortida del refrigerant escalfat al sistema de calefacció i subministrament d'aigua calenta. La resta es munta amb tubs de major diàmetre.
Per evitar la pèrdua d'energia tèrmica, les canonades s'han d'aïllar amb cura.Per a aquest propòsit, podeu utilitzar escuma de poliestirè, llana de basalt o versions de làmines de materials aïllants moderns. El dipòsit d'emmagatzematge i la cambra frontal també estan subjectes al procediment d'aïllament.
L'opció més senzilla i assequible per a l'aïllament tèrmic d'un dipòsit d'emmagatzematge és construir una caixa de fusta contraxapada o taulers al seu voltant. L'espai entre la caixa i el contenidor s'ha d'omplir amb material aïllant. Pot ser llana d'escòria, una barreja de palla i argila, serradures seques, etc.
Prova abans de la posada en marxa
Després d'instal·lar tots els elements del sistema i aïllar part de les estructures, podeu començar a omplir el sistema amb refrigerant líquid. L'ompliment inicial del sistema s'ha de fer a través de la canonada situada a la part inferior del col·lector.
És a dir, l'ompliment es realitza de baix a dalt. Gràcies a aquestes accions, es pot evitar la possible formació d'embussos d'aire.
L'aigua o un altre líquid refrigerant entra a la cambra frontal. El procés d'ompliment del sistema acaba quan l'aigua comença a fluir de la canonada de drenatge de la cambra anterior.
Amb una vàlvula de flotador, podeu ajustar el nivell de líquid òptim a la cambra anterior. Després d'omplir el sistema amb refrigerant, comença a escalfar-se al col·lector.
El procés d'augment de la temperatura es produeix fins i tot en temps ennuvolat. El refrigerant escalfat comença a pujar a la part superior del dipòsit d'emmagatzematge. El procés de circulació natural es produeix fins que la temperatura del refrigerant que entra al radiador és igual a la temperatura del refrigerant que surt del col·lector.
Quan l'aigua flueix al sistema hidràulic, s'activarà la vàlvula de flotador situada a la cambra frontal. D'aquesta manera es mantindrà un nivell constant. En aquest cas, l'aigua freda que entra al sistema estarà situada a la part inferior del dipòsit d'emmagatzematge. El procés de barreja d'aigua freda i calenta pràcticament no es produeix.
En el sistema hidràulic, cal preveure la instal·lació de vàlvules de tancament que impediran la circulació inversa del refrigerant des del col·lector fins al dipòsit d'emmagatzematge. Això passa quan la temperatura ambient baixa per sota de la temperatura del refrigerant.
Aquestes vàlvules de tancament s'utilitzen generalment a la nit i al vespre.
El subministrament d'aigua calenta als punts de consum es realitza mitjançant batedors estàndard. És millor no utilitzar aixetes individuals convencionals. En temps assolellat, la temperatura de l'aigua pot arribar als 80 ° C; és inconvenient utilitzar aquesta aigua directament. Així, els mescladors estalviaran significativament aigua calenta.
El rendiment d'aquest escalfador d'aigua solar es pot augmentar afegint seccions de col·lectors addicionals. El disseny us permet muntar des de dues fins a un nombre il·limitat de peces.
Aquest col·lector solar per a calefacció i subministrament d'aigua calenta es basa en el principi de l'efecte hivernacle i l'anomenat efecte termosifó. L'efecte hivernacle s'utilitza en el disseny de l'element de calefacció.
Els raigs solars travessen sense obstacles el material transparent de la part superior del col·lector i es converteixen en energia tèrmica.
L'energia tèrmica acaba en un espai confinat a causa de l'estanquitat de la caixa de secció del col·lector. L'efecte termosifó s'utilitza en un sistema hidràulic quan el refrigerant escalfat puja cap amunt, desplaçant el refrigerant fred i forçant-lo a passar a la zona de calefacció.
Rendiment del col·lector solar
El principal criteri que afecta el rendiment dels sistemes solars és la intensitat de la radiació solar. La quantitat de radiació solar potencialment útil que cau sobre un determinat territori s'anomena insolació.
La quantitat d'insolació a diferents parts del globus varia molt. Hi ha taules especials per determinar els indicadors mitjans d'aquest valor. Mostren la insolació solar mitjana d'una regió determinada.
A més de la quantitat d'insolació, el rendiment del sistema es veu afectat per l'àrea i el material de l'intercanviador de calor. Un altre factor que afecta el rendiment del sistema és el volum del dipòsit d'emmagatzematge. La capacitat òptima del dipòsit es calcula en funció de l'àrea dels adsorbents del col·lector.
En el cas d'un col·lector de placa plana, aquesta és l'àrea total de les canonades que es troben a la caixa del col·lector. Aquest valor, de mitjana, és igual a 75 litres de volum del dipòsit per m² d'àrea del tub col·lector. El dipòsit d'emmagatzematge és una mena d'acumulador de calor.
Preus dels dispositius de fàbrica
La part del lleó dels costos financers per a la construcció d'aquest sistema recau en la fabricació de col·leccionistes. Això no és sorprenent; fins i tot en models industrials de sistemes solars, al voltant del 60% del cost prové d'aquest element estructural. Els costos financers dependran de l'elecció d'un material concret.
Cal tenir en compte que aquest sistema no pot escalfar l'habitació; només ajudarà a estalviar costos ajudant a escalfar l'aigua del sistema de calefacció. Tenint en compte els costos energètics bastant grans que es gasten en la calefacció d'aigua, un col·lector solar integrat al sistema de calefacció redueix significativament aquests costos.
Per a la seva fabricació s'utilitzen materials bastant senzills i assequibles. A més, aquest disseny és totalment independent energèticament i no requereix manteniment tècnic. La cura del sistema es redueix a la inspecció periòdica i la neteja del vidre del col·lector de la brutícia.
Es presenta informació addicional sobre com organitzar la calefacció solar a la casa Aquest article.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Procés de fabricació d'un col·lector solar bàsic:
Com muntar i posar en marxa un sistema solar:
Naturalment, un col·lector solar fet a si mateix no podrà competir amb els models industrials. Utilitzant els materials disponibles, és bastant difícil aconseguir l'alta eficiència que tenen els dissenys industrials. Però els costos financers seran molt més baixos en comparació amb la compra d'instal·lacions ja fetes.
No obstant, sistema de calefacció solar casolà augmentarà significativament el nivell de confort i reduirà el cost de l'energia generada per les fonts tradicionals.
Tens experiència en la construcció d'un col·lector solar? O encara tens preguntes sobre el material presentat? Si us plau, compartiu informació amb els nostres lectors. Podeu deixar comentaris al formulari següent.
Tot això està bé, però al nostre país, com es veu això legalment, em pregunto? Suposem que vaig construir tot això, ho vaig fer, tot funciona, i aleshores el veí, a qui una vegada no vaig donar cent rubles, veu tot aquest sistema i comença: algunes autoritats reguladores, altres, si no la policia. No n'hi havia prou amb una multa o encara pitjor. Per tant, seria una bona idea conèixer primer la part legal de la qüestió.
Leonid, de què pots ser condemnat? Per al consum gratuït de calor solar?
Si només hi hagués una persona, hi hauria alguna cosa.
Hola!
Heu plantejat una pregunta molt interessant i important. Fins ara a Rússia no hi ha una sola llei que estableixi clarament els drets i les responsabilitats dels propietaris de plaques solars. Les persones jurídiques que utilitzen energia solar fan referència a la Llei federal núm. 7, de 10 de gener de 2002, sobre la seguretat ambiental de les empreses productores i al "Programa estatal de suport a la investigació científica i l'educació ambiental dels ciutadans". No hi ha ni una paraula a la Llei Federal sobre els individus com a propietaris d'equips.
La pràctica jurídica mostra que els propietaris particulars de plaques solars s'enfronten al següent problema: la bateria s'instal·la a la façana o el terrat d'un edifici d'habitatges, cosa que planteja preguntes a la Inspecció d'Habitatge territorial.En aquest cas, els funcionaris governamentals es guien pel fet que la bateria canvia l'aspecte de l'edifici, i això no sempre és possible. Per tant, si heu instal·lat o teniu previst instal·lar una bateria solar en un edifici de gran alçada, us recomano que obtingueu el permís del departament d'arquitectura de l'ens territorial. Per regla general, el problema es resol de manera positiva i ràpida.
Tingueu en compte també que només podeu utilitzar l'energia obtinguda de les plaques solars per satisfer les vostres necessitats domèstiques i empresarials. Si voleu vendre l'excés d'electricitat, per exemple a un veí, haureu de registrar-vos com a participant al mercat minorista d'electricitat i signar un acord amb el comprador. Aquesta norma està prescrita a la clàusula 64 de la Llei Federal núm. 7.
Un matís més: si la vostra bateria està connectada al sistema d'alimentació, la connexió ha de ser "després del comptador", en cas contrari, se us pot acusar de robar recursos energètics.
Hola. No hi ha prohibicions documentades legalment sobre la instal·lació i l'ús de col·lectors solars i altres recursos naturals: neu, aire, vent, pluja.
I regales cent rubles al teu veí, i ja està, no hi haurà cap problema.
No et preocupis. Demà tornarà a venir el veí. Estàs donant 100 rubles, oi?
Estalviar energia és imprescindible. Tanmateix, tant els col·lectors solars com els panells solars tenen una sèrie de limitacions: només són efectius a les regions amb un nombre suficient de dies assolellats. A més, no hem d'oblidar-nos de la necessitat de pensar i organitzar els mitjans per protegir aquestes bateries de la calamarsa. Entre altres coses, també cal organitzar i dur a terme correctament la seva neteja periòdica.
Evgeny, però no necessàriament estem parlant de substituir completament tota la calefacció per col·lectors solars. A la casa rural, al poble a l'estiu (especialment on hi ha problemes amb l'alimentació), aquest és un model completament funcional. Sobretot per escalfar aigua. Si el dipòsit d'emmagatzematge està ben aïllat, al matí hi haurà aigua tèbia per rentar-se o dutxar-se. I - gratis!
La conversa sobre l'aspecte legal del tema em va recordar una història divertida sobre una dona que va privatitzar el Sol i ara té la intenció de cobrar pel seu ús :)) Vam fer broma dient que volíem demandar-la per danys a la salut pel sobreescalfament d'aquest estiu i per la sequera :)
L'estat no tolerarà que la gent consumeixi energia gratuïta, inclosa l'energia solar.
Potser riureu, però si proveu completament la vostra llar d'energia solar, hi haurà òrgans que ho evitaran.
Fa uns 25 anys em va sorprendre que a Europa fes servir l'aigua a través d'un comptador, però ara et fa gràcia?
De totes maneres, què hi té a veure l'estat? Durant gairebé 30 anys, tots els serveis públics i administratius funcionen de manera independent i no són propietat de l'estat. Sembla que "ja és hora que tots els partidaris surtin del bosc", el sistema ha canviat fa temps.
Les empreses energètiques regionals són les responsables del subministrament d'energia. Els càlculs es fan mitjançant Energosbyt. Són societats anònimes que paguen impostos a l'estat, però no obeeixen. Per cert, també pagues impostos a l'estat, però no decideix per tu on i com treballaràs.
“Fa 25 anys em va sorprendre que...” Em sembla que fins i tot en aquella època hi havia factures de serveis públics, ningú les cancel·lava en cap cas.I no cal que pagueu ningú per l'energia solar generada per la vostra central elèctrica personal. Bé, tret que el puguis vendre. Només en aquest cas es pot exigir que pagueu IMPOSTOS sobre els vostres ingressos. Res més.