Calefacción por energía solar. Calefacción solar de bricolaje de una casa particular. Características de los colectores solares.

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Con el aumento de los precios de la energía, el uso de fuentes de energía alternativas es cada vez más importante. Y como la calefacción es el principal gasto de muchos, entonces estamos hablando de calefacción en primer lugar: hay que pagar casi todo el año y mucho dinero. Si quieres ahorrar dinero, lo primero que te viene a la mente es el calor solar: una fuente de energía potente y completamente gratuita. Y es muy posible usarlo. Además, el equipo es caro, pero varias veces más económico que las bombas de calor. Hablemos con más detalle sobre cómo se puede utilizar la energía del sol para calentar una casa.

Calentamiento del sol: pros y contras.

Si hablamos de usar energía solar para calefacción, entonces debe tener en cuenta que existen dos dispositivos diferentes para convertir la energía solar:

Si tiene un medidor de agua caliente, entonces sabe la cantidad de agua caliente que gasta mensualmente. Imprime los datos de consumo medio de un mes o cuenta según el consumo máximo, quien lo desee. También debe tener datos sobre la pérdida de calor en casa.

Eche un vistazo a los calentadores solares que le gustaría suministrar. Teniendo datos sobre su desempeño, puede determinar aproximadamente la cantidad de elementos necesarios para cubrir sus necesidades.

Además de determinar la cantidad de componentes del sistema solar, será necesario determinar el volumen del tanque en el que se acumulará el agua caliente para el suministro de agua caliente. Esto se puede hacer fácilmente al conocer los gastos reales de su familia. Si tiene un contador de ACS instalado y dispone de datos de varios años, puede visualizar la tasa de consumo medio diario (consumo medio mensual dividido por el número de días). Este es aproximadamente el mismo volumen del tanque que necesita. Pero el tanque debe tomarse con un margen del 20% más o menos. Por si acaso.

Si no hay suministro de agua caliente o un medidor, puede utilizar las tarifas de consumo. Una persona consume una media de 100-150 litros de agua al día. Sabiendo cuántas personas viven permanentemente en la casa, calculará el volumen requerido del tanque: la tasa se multiplica por el número de residentes.

Debe decirse de inmediato que lo racional (en términos de recuperación de la inversión) para Rusia central es el sistema de calefacción solar, que cubre aproximadamente el 30% de la demanda de calor y suministra completamente agua caliente. Este es un resultado medio: en algunos meses, el sistema solar proporcionará calefacción en un 70-80%, y en algunos meses (diciembre-enero) solo en un 10%. Y nuevamente, mucho depende del tipo de paneles solares y la región de residencia.

Y no es solo "norte" o "sur". El punto es el número de días soleados. Por ejemplo, en Chukotka muy frío, la calefacción solar será muy eficaz: el sol casi siempre brilla allí. En el clima mucho más suave de Inglaterra, con nieblas eternas, su efectividad es extremadamente baja.

Resultados

A pesar de muchos críticos que hablan de la ineficiencia de la energía solar y de un período de recuperación demasiado largo, cada vez más personas están cambiando a fuentes alternativas, al menos parcialmente. Además de los ahorros, muchos se sienten atraídos por la independencia del estado y su política de precios. Para no arrepentirse del dinero invertido en vano, primero puede realizar un experimento: haga una de las instalaciones solares con sus propias manos y decida usted mismo cuánto lo atrae (o no).

Calentamiento del sol: pros y contras.

Si hablamos de usar energía solar para calefacción, entonces debe tener en cuenta que existen dos dispositivos diferentes para convertir la energía solar:

Ambas opciones tienen sus propias características. Aunque hay que decirlo enseguida, cualquiera que elijas, no te apresures a renunciar al sistema de calefacción que tienes. El sol sale, por supuesto, todas las mañanas, pero no siempre caerá suficiente luz sobre sus células solares. La solución más inteligente es hacer un sistema combinado. Cuando hay suficiente energía del sol, la segunda fuente de calor no funcionará. Con esto te protegerás, vivirás en condiciones cómodas y ahorrarás dinero.

Si no desea ni tiene la oportunidad de instalar dos sistemas, su calefacción solar debe tener al menos una reserva de energía doble. Entonces definitivamente puedes decir que tendrás calidez en cualquier caso.

Beneficios del uso de energía solar para calefacción:

Desventajas:

Dependencia de la cantidad de calor entrante del clima y la región.
La calefacción garantizada requiere un sistema que pueda funcionar en paralelo con un sistema de calefacción solar. Muchos fabricantes de equipos de calefacción ofrecen esta opción. En particular, los fabricantes europeos de calderas de gas de pared prevén un funcionamiento conjunto con calefacción solar (por ejemplo, calderas Baxi). Incluso si ha instalado un equipo que no tiene esa oportunidad, puede coordinar el funcionamiento del sistema de calefacción utilizando un controlador.
Inversiones financieras sólidas al principio.
Mantenimiento periódico: Los tubos y paneles deben limpiarse de los escombros adheridos y quitarse el polvo.
Algunos de los colectores solares líquidos no pueden funcionar a temperaturas muy bajas. En vísperas de heladas severas, el líquido debe drenarse. Pero esto no se aplica a todos los modelos y no a todos los fluidos.

Ahora echemos un vistazo más de cerca a cada uno de los tipos de elementos de calefacción solar.

Colectores solares

Los colectores solares se utilizan para la calefacción solar. Estas instalaciones utilizan el calor del sol para calentar un fluido calefactor, que luego se puede utilizar en un sistema de calentamiento de agua caliente. La especificidad es que un calentador de agua solar para calentar una casa produce solo una temperatura de 45-60 ° C y muestra la mayor eficiencia a 35 ° C en la salida. Por lo tanto, estos sistemas se recomiendan para su uso en conjunto con pisos de agua caliente. Si no quiere renunciar a los radiadores, aumente el número de secciones (aproximadamente dos veces) o caliente el refrigerante.

Los colectores solares (planos y tubulares) se pueden utilizar para proporcionar agua caliente a la casa y para calentar agua caliente.

Ahora sobre los tipos de colectores solares. Estructuralmente, hay dos modificaciones:

plano;
tubular.

En cada uno de los grupos hay variaciones tanto en materiales como en diseño, pero tienen el mismo principio de funcionamiento: por los tubos pasa un refrigerante, que es calentado por el sol. Pero los diseños son completamente diferentes.

Colectores solares planos

Estas plantas de calefacción solar tienen un diseño sencillo y por tanto se pueden realizar a mano, si se desea. Un fondo sólido se fija al marco de metal. Se coloca una capa de aislamiento térmico encima. Aislados para reducir pérdidas y paredes de la vivienda. Luego viene la capa de adsorbente, un material que absorbe bien la radiación solar y la convierte en calor. Esta capa suele ser negra. Los tubos se fijan en el adsorbedor a través del cual fluye el refrigerante. Desde arriba, toda esta estructura se cierra con una tapa transparente. El material de la cubierta puede ser vidrio templado o uno de los plásticos (generalmente policarbonato). En algunos modelos, el material transmisor de luz de la cubierta puede sufrir un tratamiento especial: para reducir la reflectividad, no se hace suave, sino ligeramente mate.

Las tuberías en un colector solar plano generalmente están dispuestas en forma de serpiente, hay dos orificios: una entrada y una salida. Se pueden realizar conexiones monotubo y bitubo. Esto es lo que más te guste. Pero se necesita una bomba para el intercambio de calor normal. También es posible un sistema de gravedad, pero será muy ineficaz debido a la baja velocidad de movimiento del refrigerante. Es este tipo de colector solar el que se utiliza para calefacción, aunque se puede utilizar para calentar agua de forma eficiente para el suministro de agua caliente.

Existe una variante de colector de gravedad, pero se utiliza principalmente para calentar agua. Este diseño también se llama colector solar de plástico. Se trata de dos placas de plástico transparente selladas al cuerpo. En el interior hay un laberinto para el movimiento del agua. A veces, el panel inferior está pintado de negro. Hay dos orificios: entrada y salida. El agua se suministra al interior, a medida que se mueve por el laberinto, se calienta con el sol y sale ya caliente. Este esquema funciona bien con un tanque de agua y calienta fácilmente el suministro de agua caliente. Es un reemplazo moderno del barril convencional montado en una ducha de verano. Además, un reemplazo más eficaz.

¿Qué tan eficientes son los colectores solares? Entre todas las instalaciones solares domésticas de hoy, muestran los mejores resultados: su eficiencia es del 72-75%. Pero no todo es tan bueno:

no funcionan de noche y no funcionan bien en tiempo nublado;
grandes pérdidas de calor, especialmente con el viento;
Baja capacidad de mantenimiento: si algo se rompe, es necesario reemplazar una parte importante o todo el panel.

Sin embargo, la calefacción de una casa privada del sol a menudo se realiza con la ayuda de estas instalaciones solares. Tales instalaciones son populares en los países del sur con radiación activa y temperaturas positivas en invierno. No son aptas para nuestros inviernos, pero muestran buenos resultados en la temporada de verano.

Colector de aire

Esta unidad se puede utilizar para calentar el aire de una casa. Estructuralmente, es muy similar al colector de plástico descrito anteriormente, pero el aire circula y se calienta en él. Tales dispositivos se cuelgan en las paredes. Pueden funcionar de dos formas: si el calentador solar de aire está herméticamente cerrado, se saca aire de la habitación, se calienta y vuelve a la misma habitación.

Existe otra opción. Combina calefacción con ventilación. Hay agujeros en la carcasa exterior del colector de aire. A través de ellos, el aire frío ingresa a la estructura. Al pasar por el laberinto, se calienta con los rayos del sol y luego entra en la habitación.

Tal calefacción de la casa será más o menos efectiva si la instalación ocupa toda la pared sur, y no habrá sombra en esta pared.

Colectores tubulares

Aquí, también, el refrigerante circula a través de los tubos, pero cada uno de estos tubos de intercambio de calor se inserta en un matraz de vidrio. Todos se juntan en un colector, que es esencialmente un peine.

Esquema de un colector tubular (haga clic para ampliar la imagen)

Los colectores tubulares tienen dos tipos de tubos: coaxial y pluma. Los coaxiales (tubería en tubería) están anidados uno dentro del otro y sus bordes están sellados. Se crea un ambiente sin aire enrarecido entre las dos paredes. Por lo tanto, estos tubos también se denominan tubos de vacío. Los tubos de plumas son un tubo regular que está sellado por un lado. Y se llaman plumas porque para aumentar la transferencia de calor, se les inserta una placa adsorbente, que tiene bordes curvos y recuerda algo a una pluma.

Además, se pueden insertar diferentes tipos de intercambiadores de calor en diferentes carcasas. Los primeros son los canales térmicos Heat-pipe. Este es un sistema completo para convertir la luz solar en energía térmica. Heat-pipe es un tubo de cobre hueco de pequeño diámetro que se suelda en un extremo. El segundo tiene una propina enorme. El tubo está lleno de una sustancia con un punto de ebullición bajo. Cuando se calienta, la sustancia comienza a hervir, parte de ella se vuelve gaseosa y sube por el tubo. En el camino desde las paredes del tubo calentado, se calienta cada vez más. Llega a la cima, donde permanece un rato. Durante este tiempo, el gas transfiere parte del calor a la punta masiva, se enfría gradualmente, se condensa y se asienta, donde se repite el proceso nuevamente.

La segunda forma, tipo U, es un tubo tradicional lleno de refrigerante. Aquí no hay novedades ni sorpresas. Todo es como de costumbre: por un lado entra el refrigerante, que pasa por el tubo, se calienta con la luz del sol. A pesar de su simplicidad, este tipo de intercambiador de calor es más eficiente. Pero se usa con menos frecuencia. Esto se debe a que los calentadores de agua solares de este tipo forman un solo conjunto. Si un tubo está dañado, se debe reemplazar toda la sección.

Los colectores tubulares con el sistema Heat-pipe son más caros, muestran menos eficiencia, pero se utilizan con más frecuencia. Y todo porque un tubo dañado se puede cambiar en un par de minutos. Además, si se utiliza un matraz coaxial, el tubo también se puede reparar. Simplemente se desmonta (se quita la tapa superior) y el elemento dañado (el canal de calor o la bombilla en sí) se reemplaza por uno reparable. Luego, el tubo se inserta en su lugar.

¿Qué colector es mejor para calentar?

Para las regiones del sur con inviernos suaves y muchos días soleados al año, un colector plano es la mejor opción. En este clima, muestra la mayor productividad.

Para regiones con climas más severos, los colectores tubulares son adecuados. Además, los sistemas con Heat-pipe son más adecuados para inviernos duros: calientan incluso de noche e incluso en tiempo nublado, recogiendo la mayor parte del espectro de radiación solar. No le temen a las bajas temperaturas, pero el rango de temperatura exacto debe aclararse: depende de la sustancia en el canal de calor.

Estos sistemas, si se calculan correctamente, pueden ser básicos, pero más a menudo simplemente ahorran costos de calefacción de otra fuente de energía pagada.

Otro calentamiento auxiliar puede ser un colector de aire. Se puede hacer en toda la pared y es fácil hacerlo usted mismo. Es perfecto para calentar un garaje o una casa de verano. Además, los problemas de calefacción insuficiente pueden surgir no en invierno, como espera, sino en otoño. Con las heladas y la nieve, la energía del sol es muchas veces mayor que en un clima lluvioso y nublado.

Paneles solares

Al escuchar la palabra "energía solar", pensamos principalmente en las baterías, que convierten la luz en electricidad. Y esto se hace mediante convertidores fotoeléctricos especiales. Están disponibles comercialmente a partir de diferentes semiconductores. La mayoría de las veces, utilizamos células solares de silicio para uso doméstico. Tienen el precio más bajo y muestran un rendimiento bastante decente: 20-25%.

Los paneles solares para una casa privada son comunes en algunos países.

Puede usar paneles solares directamente para calefacción solo si conecta una caldera u otro dispositivo de calefacción eléctrica a esta fuente de energía. Además, los paneles solares junto con las baterías eléctricas se pueden integrar en el sistema de suministro de electricidad de la casa y así reducir las facturas mensuales de la electricidad usada. En principio, es bastante realista satisfacer plenamente las necesidades de la familia desde estas actitudes. Solo se necesita una gran cantidad de fondos y espacio. En promedio, se pueden obtener 120-150W de un metro cuadrado del panel. Por lo tanto, considere cuántos cuadrados del techo o territorio contiguo deben ocupar dichos paneles.

Características de la calefacción solar.

La viabilidad de instalar un sistema de calefacción solar es cuestionable para muchos. La razón principal es que es caro y nunca se amortizará por sí solo. Con el hecho de que es caro, tenemos que estar de acuerdo: los precios del equipo son bastante elevados. Pero nadie te impide comenzar con algo pequeño. Por ejemplo, para evaluar la efectividad y practicidad de una idea, realice una instalación similar usted mismo. Los costos son mínimos y tendrás una idea de primera mano. Luego, decidirá si se ocupa de todo esto o no. Aquí está la cosa: todos los mensajes negativos de los teóricos. De los practicantes, no se encontró ni uno solo. Hay una búsqueda activa de formas de mejorar, reelaborar, pero nadie dijo que la idea fuera inútil. Dice algo.

Ahora que la instalación de un sistema de calefacción solar nunca dará sus frutos. Siempre que el período de recuperación

Los puentes en nuestro país son grandes. Es comparable a la vida útil de los colectores solares o baterías. Pero si miramos la dinámica del crecimiento de los precios de todos los recursos energéticos, podemos suponer que pronto se reducirá a términos bastante aceptables.

Ahora, en realidad, sobre cómo hacer un sistema. En primer lugar, debe determinar la necesidad de su casa y siete de calefacción y agua caliente. El método general para calcular un sistema de calefacción solar es el siguiente:

Sabiendo en qué región se encuentra la casa, puede averiguar cuánta luz solar cae en 1 m 2 del área en cada mes del año. Los expertos llaman a esto insolación. Con base en estos datos, puede estimar cuántos paneles solares necesita. Pero primero debe determinar cuánto calor se necesitará para la preparación del suministro de agua caliente y la calefacción.
Si tiene un medidor de agua caliente, entonces sabe la cantidad de agua caliente que gasta mensualmente. Imprime los datos de consumo medio de un mes o cuenta con el consumo máximo, quien lo desee. También debe tener datos sobre la pérdida de calor en casa.
Eche un vistazo a los calentadores solares que le gustaría suministrar. Teniendo datos sobre su desempeño, puede determinar aproximadamente la cantidad de elementos necesarios para cubrir sus necesidades.

Resultados

¿Es realista dotar a su hogar de energía solar térmica? Hoy discutiremos la posibilidad de utilizar sistemas solares como la principal fuente de calefacción, consideraremos el tema de la viabilidad económica y la eficiencia de los colectores solares.

Los principales componentes del sistema de calefacción.

Los colectores solares sirven como fuente de calentamiento del sistema solar, cuyo propósito es la transferencia más eficiente de la energía del espectro infrarrojo de la radiación solar al refrigerante. El rango térmico de la luz solar es del 40-45% del flujo de radiación total, en cifras específicas es de 200-500 W / m2, dependiendo de la latitud, la época del año y el día.

En principio, los colectores por sí solos son suficientes para construir el sistema solar más simple. A través de sus canales, se puede hacer circular agua ordinaria, utilizada para las necesidades del hogar y la calefacción del hogar. Sin embargo, este enfoque no es lo suficientemente eficaz por varias razones, la primera de las cuales es la falta de reposición de las pérdidas de energía durante un día completo. Por lo tanto, uno de los elementos más importantes de un sistema de calefacción solar es un acumulador de calor, un recipiente con agua.

Esquema de calefacción de la casa con colectores solares: 1 - suministro de agua fría; 2 - intercambiador de calor; 3 - acumulador de calor; 4 - sensor de temperatura; 5 - circuito de refrigerante; 6 - estación de bombeo; 7 - controlador; 8 - tanque de expansión; 9 - agua caliente; 10 - válvula de tres vías; 11 - colector solar

Además, el dispositivo técnico del colector solar actúa como una especie de limitación. Sus canales tienen un área de flujo bastante pequeña, lo que da lugar al riesgo de obstrucción con impurezas mecánicas. También existe una alta probabilidad de que el refrigerante se congele por la noche, mientras que el límite superior del rango de temperatura de funcionamiento es 200-300 ° C. Los colectores están diseñados para una circulación rápida y continua del refrigerante, que entra a baja temperatura, se calienta rápidamente con la luz solar y emite calor a la batería con la misma rapidez.

Tubos colectores solares de vacío en forma de U

Por estos motivos, se acostumbra utilizar propilenglicol con un conjunto de aditivos especiales para el calentamiento directo en los tubos de calor. Entonces, el tercer elemento obligatorio del sistema solar de calefacción es un refrigerante especial y un circuito de intercambio, que a menudo se incluye estructuralmente en el acumulador de calor, o puede ser parte del propio colector.

Variedades y diferencias de coleccionistas.

Sin entrar en los detalles técnicos del dispositivo, la principal diferencia entre los colectores planos y de vacío radica en la conveniencia de su uso en diferentes zonas climáticas. Los colectores planos se utilizan mejor en latitudes del sur con temperaturas predominantes por encima de cero, los de vacío más cercanos a los del norte.

Diseño de colector solar plano: 1 - salida de refrigerante; 2 - marco colector; 3 - vidrio estructurado resistente al granizo; 4 - absorbedor; 5 - tubos de cobre; 6 - aislamiento térmico; 7 - entrada de refrigerante

La viabilidad de utilizar ciertos tipos de colectores solares se debe a una serie de características:

la incapacidad de los colectores de vacío para limpiarse de nieve por sí mismos;
altas pérdidas de calor de los colectores solares planos, que aumentan con la diferencia de temperatura;
baja resistencia de los colectores planos a las cargas de viento;
alto costo del proyecto sobre colectores solares de vacío;
Rango de baja temperatura de uso efectivo de colectores planos.

El diseño del colector de vacío con transferencia de calor indirecta: 1 - entrada del portador de calor enfriado; 2 - intercambiador de calor (colector); 3 - tapón sellado; 4 - tubo de vacío; 5 - placa de aluminio (absorbedor); 6 - tubo de calor; 7 - fluido de trabajo; 8 - salida del refrigerante calentado; 9 - cuerpo del disipador de calor; 10 - condensador de tubo de calor; 11 - aislamiento

Una de las diferencias más importantes radica en el proceso de instalación. Los colectores planos requieren entrega al techo completamente ensamblados, mientras que los colectores de vacío se pueden ensamblar en el sitio. Además, los colectores planos no suelen tener su propio acumulador de calor ni circuito de intercambio.

Problemas de energía solar

Los sistemas de calefacción solar no están exentos de inconvenientes, el más importante de los cuales es la inconstancia de la fuente de energía. Por la noche, el sistema no se calienta, y en un tiempo nublado prolongado, esperar que un cielo despejado caliente la casa es un placer por debajo del promedio. Si la batería, con un volumen suficientemente grande, puede retener la cantidad requerida de calor al menos hasta la mañana, entonces solo se pueden esperar varios días de funcionamiento autónomo en condiciones de iluminación insuficiente con una expansión significativa del parque solar. Esto, a su vez, causa el problema opuesto: cuando se alcanza el modo de potencia máxima (por ejemplo, en un día despejado de primavera), dicho sistema solar requerirá una extracción de calor más intensiva o el apagado temporal de varios absorbedores con su sombreado.

Es importante comprender que los sistemas solares en la realidad del clima ruso no pueden utilizarse como la única o principal fuente de calefacción. Sin embargo, pueden reducir significativamente el consumo de energía durante la temporada de calefacción. Los colectores híbridos funcionan de manera especialmente eficiente, en los que los calentadores se combinan con fotocélulas. Si la nubosidad bloquea la mayor parte de la radiación IR, entonces las pérdidas de la parte fotoeléctrica del espectro no son tan significativas.

Otra desventaja de los colectores solares es la necesidad de una circulación forzada del refrigerante en el sistema colector-acumulador. Algunos colectores de vacío están equipados con un tanque de circulación natural ubicado sobre el absorbedor. Tales instalaciones se utilizan generalmente en sistemas de suministro de agua caliente con toma de agua bajo la presión de un suministro de agua fría. Pero todavía hay formas de establecer la operación conjunta de dichos colectores solares con un sistema de calefacción.

Integración en el sistema de calefacción.

Hay dos formas de combinar colectores solares con un sistema de calentamiento de líquidos arbitrariamente complejo. La principal fuente de energía puede ser el gas o la electricidad; no existe una diferencia significativa.

La primera opción es calentar la batería diaria total. El acumulador se comunica con la caldera de forma conjunta y secuencial; a temperatura insuficientemente alta, esta última se pone en funcionamiento y calienta el líquido. Un sistema de este tipo diseñado correctamente puede funcionar eficazmente incluso sin circulación forzada.

1 - circuito de calefacción; 2 - calentar líquido; 3 - sensor de temperatura; 4 - estación de bombeo; 5 - controlador; 6 - bomba; 7 - tanque de expansión; 8 - agua sanitaria; 9 - agua fría; 10 - suministro de agua caliente; 11 - colector solar; 12 - caldera de calefacción

El segundo tipo de combinación implica el uso de un acumulador de calor con dos circuitos. A través de uno, el calor se elimina del colector, a través del segundo: calentamiento del refrigerante en el sistema, el agua del acumulador sirve como fuente de suministro de agua caliente. Dado que los circuitos están aislados entre sí, se pueden utilizar más líquidos absorbentes de calor o anticongelante en el sistema de calefacción y el ciclo de intercambio de calor del colector solar. La principal desventaja es la volatilidad del sistema, ya que en ambos circuitos la circulación es forzada.

1 - suministro de agua fría; 2 - sensor de temperatura; 3 - intercambiador de calor colector solar; 4 - intercambiador de calor de caldera; 5 - circuito de refrigerante del colector; 6 - estación de bombeo; 7 - controlador; 8 - tanque de expansión; 9 - bomba de circulación; 10 - salida de agua caliente; 11 - caldera de calefacción; 12 - colector solar

Pasos de instalación y cálculo de energía

La transición a la energía solar no acepta prisas y un enfoque superficial. A menudo, las conclusiones sobre la conveniencia de instalar un heliosistema solo pueden extraerse después de varios años de observaciones y cálculos.

Desafortunadamente, no tiene mucho sentido confiar en mapas de insolación, ya que las condiciones climáticas locales pueden distorsionar en gran medida el promedio. Por tanto, lo primero que hay que hacer es elaborar de forma independiente un informe sobre la intensidad de la radiación solar en el lugar donde están instalados los captadores. Los piranómetros se utilizan para mediciones; dentro de 5 mil rublos, puede comprar un dispositivo económico con un conjunto suficiente de funciones.

Las mediciones deben tomarse en diferentes momentos del día con una frecuencia de aproximadamente una semana durante todo el año. En el proceso de mediciones, es necesario tener en cuenta el ángulo de inclinación y la orientación de los colectores. Como resultado, los datos obtenidos se comparan con las estadísticas del centro hidrometeorológico sobre el porcentaje de días nublados por año.

Para asegurar una alta eficiencia de la planta solar, se debe considerar el escenario más negativo, es decir, se debe tomar como punto de referencia el período más largo con la iluminación más baja. Idealmente, puede tener en cuenta la probabilidad de condiciones climáticas aún peores, utilizando estadísticas meteorológicas de los últimos 15 a 20 años. Los datos obtenidos sobre la energía solar entrante ayudarán a establecer el área total requerida del campo de absorción y determinar el número de colectores que deben comprarse.

Como se mencionó, los colectores rara vez se utilizan como fuente principal de calefacción, por lo general juegan un papel auxiliar. Pero la proporción de participación se puede calcular, se indica como un porcentaje de la potencia total del sistema energético de la casa o su pérdida de calor. Habiendo recibido la cantidad requerida de kilovatios, se multiplica por la eficiencia óptica de los absorbentes, se agregan varios coeficientes: correcciones para la orientación, inclinación, condiciones de temperatura, así como un margen de seguridad.

Según el valor "neto" de la potencia generada, se selecciona lo siguiente:

el número requerido de colectores de un determinado modelo y, en promedio, un colector solar de respaldo para 10-15 en funcionamiento;
sistema de tuberías con el rendimiento y la resistencia al calor recomendados por el fabricante;
grupo de circulación, válvulas de cierre, otros dispositivos auxiliares;
volumen y ubicación del tanque de almacenamiento. En sistemas con una capacidad diaria de almacenamiento o extracción de calor de más de 20 kW, tiene sentido construir tanques de hormigón aislados con un volumen de 15-20 m 3.

Para la autoinstalación y el mantenimiento, es necesario elaborar un diseño del sistema, asignar un lugar para colocar dispositivos auxiliares y fijar el colector solar en la pendiente del techo sur (para el hemisferio norte), teniendo en cuenta las recomendaciones del proveedor del equipo. con respecto a las cargas de viento. No olvide que al comprar una gama completa de equipos de un distribuidor, tiene la oportunidad de elaborar, si no un proyecto de un sistema de calefacción solar, al menos una lista de equipos y componentes compatibles.

¿Necesito una bomba de calor?

Una de las principales desventajas de los sistemas de calefacción solar es el alto costo. Si bien la tecnología del colector de placa plana está bien establecida, los absorbedores de vacío siguen siendo costosos y, en ciertas condiciones climáticas, solo ellos pueden funcionar con éxito. Pero hay otra alternativa: los colectores de aire.

Debido al dispositivo más simple, su costo es menor, además existe la posibilidad de funcionamiento autónomo. La eficiencia de los colectores de aire aumenta con la instalación de un ventilador alimentado por un panel solar integrado. Debido al enfriamiento acelerado, pero proporcional al calentamiento, de los canales, se minimizan las pérdidas de calor de retorno a través del colector. La limitación de potencia se puede lograr controlando la velocidad del ventilador o simplemente cortando el flujo; los colectores de aire no temen el choque térmico, además, es fácil configurar la recirculación natural.

Falta de sistemas de aire en un pequeño grado de calentamiento del refrigerante. La capacidad calorífica del aire es menor y el absorbedor casi siempre se calienta sin enfocar. Para poder integrarse en el sistema de calefacción (que suele ser necesario debido a la imposibilidad de colocar un conducto de ventilación en una habitación con calefacción), se necesita realmente una bomba de calor o un sistema dividido.

Pero las bombas de calor de fuente de aire también se pueden utilizar para aumentar la eficiencia del aire acondicionado. Con ellos, la velocidad de circulación se puede elevar a valores que no son aceptables en los sistemas de ventilación domésticos, lo que da un aumento de 2-3 veces en la producción debido a la alta diferencia de temperatura. Por la noche, el colector también tendrá una tasa de producción baja en el rango de temperatura de funcionamiento.

El aire usado como portador de calor puede deshumidificarse o reemplazarse con dióxido de carbono u otro gas que retenga más el calor. Sin embargo, no tiene sentido utilizar bombas de calor con circuito primario de agua: inicialmente están diseñadas para funcionar con una gran diferencia de temperatura y por tanto el aumento de potencia no es suficiente para justificar el coste de la instalación.

Costo del sistema de calefacción solar

El placer de utilizar energías limpias tiene un precio elevado, al menos por hoy. Para ser justos, hay algunas noticias positivas: en los últimos cinco años, el costo de producción de colectores de placa plana se ha reducido de 2 a 2,5 veces, lo mismo se puede esperar pronto de los dispositivos con absorbedores de vacío.

El costo de los colectores planos y de vacío está determinado por el volumen de producción: el valor de la radiación solar en condiciones ideales de iluminación, es decir, la potencia específica. En promedio, por 1 kW de colectores solares de tipo plano, tendrá que pagar alrededor de $ 350-500, y por una instalación completa con una batería externa, alrededor de $ 800-1000. El costo de los colectores solares de vacío fluctúa en un rango más alto: de $ 600 a $ 1000-1200 por complejo, según la calidad del rendimiento, el material del tubo, el aislamiento del intercambiador de calor y otras características.

Para los colectores capacitivos, el estándar de medición es en litros de agua calentada a la temperatura más alta posible. La cantidad de electricidad generada se puede calcular por el área total del absorbedor o expresándola en términos de la capacidad calorífica específica del agua. Dependiendo de la complejidad del sistema, el costo varía mucho, el precio de uno de los ejemplos del segmento del mercado medio alcanza los $ 1,500 por 300 litros (para 4-5 residentes) con una diferencia de temperatura de aproximadamente 50 ° C, que es equivalente a 2,5 kW de potencia específica.

El uso de energía "verde" suministrada por desastres naturales puede reducir significativamente los costos de los servicios públicos. Por ejemplo, al organizar la calefacción solar para una casa privada, suministrará radiadores de baja temperatura y sistemas de calefacción por suelo radiante con refrigerante prácticamente gratuito. De acuerdo, esto ya está ahorrando.

Aprenderá todo sobre las “tecnologías verdes” en el artículo que le hemos propuesto. Con nuestra ayuda, puede comprender fácilmente los tipos de instalaciones solares, los métodos de construcción y las características específicas de su funcionamiento. Seguro que te interesará una de las opciones populares que están trabajando intensamente en el mundo, pero no demasiado demandadas en nuestro país.

En la revisión presentada a su atención, las características de diseño de los sistemas se desmontan, los diagramas de conexión se describen en detalle. Se da un ejemplo de cálculo de un circuito de calefacción solar para evaluar las realidades de su construcción. Para ayudar a los artesanos independientes, se adjuntan selecciones de fotos y videos.

En promedio, 1 m 2 de la superficie terrestre recibe 161 vatios de energía solar por hora. Por supuesto, en el ecuador, esta cifra será muchas veces mayor que en el Ártico. Además, la densidad de la radiación solar depende de la temporada.

En la región de Moscú, la intensidad de la radiación solar en diciembre-enero difiere de mayo-julio en más de cinco veces. Sin embargo, los sistemas modernos son tan eficientes que pueden funcionar en casi cualquier lugar del mundo.

Construir calefacción solar para una casa privada con sus propias manos no es una tarea tan difícil como le parece a un profano desinformado. Esto requerirá las habilidades de un soldador y materiales disponibles en cualquier ferretería.

La relevancia de crear calefacción solar para una casa privada con sus propias manos.

La autonomía total es el sueño de todo propietario que inicia una construcción privada. Pero, ¿es la energía solar realmente capaz de calentar un edificio residencial, especialmente si el dispositivo para su acumulación se ensambla en un garaje?

Dependiendo de la región, el flujo solar puede producir desde 50 W / m2 en un día nublado hasta 1400 W / m2 con un cielo despejado de verano. Con tales indicadores, incluso un colector primitivo con baja eficiencia (45-50%) y un área de 15 metros cuadrados. puede producir alrededor de 7000-10000 kWh por año. ¡Y estas son las 3 toneladas de leña ahorradas para una caldera de combustible sólido!

en promedio, 900 vatios por metro cuadrado del dispositivo;
para aumentar la temperatura del agua, debe gastar 1,16 W;
teniendo en cuenta también la pérdida de calor del colector, 1 metro cuadrado podrá calentar unos 10 litros de agua por hora a una temperatura de 70 grados;
para proporcionar 50 litros de agua caliente que necesita una persona, deberá gastar 3,48 kW;
Después de verificar los datos del centro hidrometeorológico sobre la potencia de la radiación solar (W / m2) en la región, es necesario dividir 3480 W por la potencia resultante de la radiación solar; esta será el área requerida del colector solar. calentar 50 litros de agua.

Como queda claro, la calefacción autónoma efectiva que utiliza exclusivamente energía solar es bastante problemática de implementar. De hecho, en una temporada de invierno sombría, la radiación solar es extremadamente pequeña y coloque un colector con un área de 120 metros cuadrados en el sitio. no siempre funcionará.

Entonces, ¿los colectores solares no funcionan? No los descartes por adelantado. Entonces, con la ayuda de un dispositivo de almacenamiento de este tipo, puede prescindir de una caldera en el verano: habrá suficiente energía para proporcionar agua caliente a una familia. En invierno, será posible reducir los costos de energía suministrando agua ya calentada desde el colector solar a una caldera eléctrica.
Además, el colector solar será un excelente ayudante para una bomba de calor en una casa con calefacción de baja temperatura (calefacción por suelo radiante).

Entonces, en invierno, el refrigerante calentado se usará en pisos cálidos, y en verano, el exceso de calor se puede enviar al circuito geotérmico. Esto reducirá la potencia de la bomba de calor.
Después de todo, el calor geotérmico no se renueva, por lo que con el tiempo, se forma una "bolsa fría" en el suelo en constante aumento. Por ejemplo, en un circuito geotérmico convencional, al comienzo de la temporada de calefacción, la temperatura es de +5 grados y al final de -2C. Cuando se calienta, la temperatura inicial aumenta a +15 C, y al final de la temporada de calefacción no cae por debajo de + 2C.

Dispositivo colector solar casero

Para un maestro seguro de sí mismo, no será difícil ensamblar un colector de calor. Puede comenzar con un pequeño dispositivo para proporcionar agua caliente en el país y, en caso de un experimento exitoso, pasar a la creación de una estación solar completa.

Colector solar plano de tubos metálicos

El colector más simple es plano. Para su dispositivo necesitarás:

maquina de soldar;
tubos de acero inoxidable o cobre;
hoja de acero;
vidrio templado o policarbonato;
tablas de madera para el marco;
aislamiento no combustible que puede soportar metal calentado a 200 grados;
Pintura negra mate, resistente a altas temperaturas.

Montar un colector solar es bastante simple:

Las tuberías están soldadas a la chapa de acero; actúa como un adsorbedor de energía solar, por lo que el ajuste de las tuberías debe ser lo más ajustado posible. Todo está pintado en negro mate.

Se coloca un marco sobre una hoja con tubos para que los tubos queden por dentro. Se perforan orificios para la entrada y salida de tuberías. Se coloca aislamiento. Si se usa un material higroscópico, debe cuidar la impermeabilización; después de todo, cuando está mojado, el aislamiento ya no protegerá las tuberías del enfriamiento.

El aislamiento se fija con una hoja OSB, todas las juntas se rellenan con sellador.
En el lateral del adsorbedor se coloca vidrio transparente o policarbonato con un pequeño espacio de aire. Sirve para evitar el enfriamiento de la chapa de acero.
El vidrio se puede fijar con perlas de vidrio para ventanas de madera, habiendo colocado previamente un sellador. Evitará la entrada de aire frío y evitará que el vidrio apriete el marco durante el calentamiento y el enfriamiento.

Para el pleno funcionamiento del colector, necesitará un tanque de almacenamiento. Puede estar hecho de un barril de plástico, aislado del exterior, en el que se coloca en espiral un intercambiador de calor conectado a un colector solar. La entrada de agua caliente debe estar en la parte superior y la salida de agua fría en la parte inferior.

Es importante colocar correctamente el tanque y el colector. Para garantizar la circulación natural del agua, el tanque debe estar por encima del colector y las tuberías deben tener una pendiente constante.

Calentador solar hecho de materiales de desecho

Si no fue posible hacerse amigo de la máquina de soldar, puede hacer un calentador solar simple con lo que tiene a mano. Por ejemplo, de latas. Para esto, se hacen agujeros en la parte inferior, las latas se unen entre sí con un sellador y se asientan en las uniones con tuberías de PVC. Están pintados de negro y encajan en el marco debajo del vidrio de la misma manera que los tubos ordinarios.

Fachada de la casa solar

¿Por qué no decorar su hogar con algo útil en lugar de un revestimiento normal? Por ejemplo, haciendo un calentador solar en el lado sur de toda la pared.

Esta solución permitirá optimizar los costos de calefacción en dos direcciones a la vez: para reducir los costos de energía y reducir significativamente la pérdida de calor debido al aislamiento adicional de la fachada.

El dispositivo es simplemente indignante y no requiere herramientas especiales:

se coloca una lámina galvanizada pintada sobre el aislamiento;
encima se coloca un tubo corrugado de acero inoxidable, también pintado de negro;
todo está cubierto con láminas de policarbonato y fijado con esquinas de aluminio.

Si este método también parece complicado, el video muestra una opción hecha de estaño, tubos de polipropileno y película. ¡Más fácil!