Com fer un col·lector solar per escalfar bricolatge: una guia pas a pas

L’augment del preu de les fonts d’energia tradicionals encoratja els propietaris privats a buscar opcions alternatives per escalfar habitatges i escalfar aigua. D’acord, el component financer de l’emissió jugarà un paper important en l’elecció d’un sistema de calefacció.

Una de les formes més prometedores d’aprovisionament d’energia és la conversió de la radiació solar. Per fer-ho, utilitzeu sistemes solars. No serà difícil comprendre el principi del seu dispositiu i el mecanisme de funcionament, fer un col·lector solar per escalfar-se amb les teves pròpies mans.

Et parlarem de les característiques de disseny dels sistemes solars, oferim un esquema de muntatge senzill i descriurem els materials que es poden utilitzar. Les etapes de treball s’acompanyen de fotografies visuals, el material es complementa amb videoclips sobre la creació i la posada en funcionament d’un col·leccionista casolà.

Principi de funcions i disseny

Sistemes solars moderns tipus de fonts alternatives generació de calor. S’utilitzen com a equips auxiliars de calefacció que processen la radiació solar en energia útil per als propietaris d’habitatges.

Poden proveir aigua calenta i calefacció totalment en temporada de fred només a les regions del sud. I després, si ocupen una superfície prou gran i s’instal·len en zones obertes no ombrejades pels arbres.

Malgrat el gran nombre de varietats, funcionen de la mateixa manera. Qualsevol sistema solar representa un circuit amb una disposició seqüencial de dispositius que subministren energia tèrmica i la transmeten al consumidor.

Els principals treballs són plaques solars a les cèl·lules solars o captadors solars. Tecnologia conjunt de generadors solars a les plaques fotogràfiques és una mica més complicat que un col·lector tubular.

En aquest article, considerarem la segona opció: un sistema solar col·lector.

Els col·lectors solars fins ara serveixen de proveïdors auxiliars d’energia. És perillós canviar completament la calefacció de la casa al sistema solar per la incapacitat de predir un nombre clar de dies assolellats

Els col·lectors són un sistema de tubs connectats en sèrie amb la línia de sortida i entrada o disposats en forma de bobina. A través dels tubs circula aigua industrial, flux d'aire o una barreja d'aigua amb algun líquid no congelant.

Els fenòmens físics estimulen la circulació: evaporació, canvis de pressió i densitat des de la transició d’un estat d’agregació a un altre, etc.

El principi de funcionament dels captadors solars es basa en la recepció i acumulació d’energia solar comunicada al refrigerant (+)

La recollida i acumulació d’energia solar es fan mitjançant els absorbidors. Es tracta d’una placa metàl·lica sòlida amb una superfície exterior ennegrida o un sistema de plaques individuals unides als tubs.

Per a la fabricació de la part superior del cos, s’utilitzen materials de gran capacitat per transmetre llum. Pot ser de plexiglass, materials polimèrics similars, tipus temperats de vidre tradicional.

Per tal d’excloure les pèrdues d’energia de la part posterior de l’aparell, es posa un aïllament tèrmic a la caixa

He de dir que els materials polimèrics no toleren la influència dels rajos ultraviolats. Tots els tipus de plàstics tenen un coeficient d’expansió tèrmica prou elevat, que sovint condueix a una despresurització de l’habitatge. Per tant, cal limitar l’ús d’aquests materials per a la fabricació del cos col·lector.

L’aigua com a transportador de calor només es pot utilitzar en sistemes dissenyats per subministrar calor addicional durant el període de tardor / primavera. Si es preveu utilitzar el sistema solar durant tot l’any abans del primer refredament, l’aigua del procés es canvia per una barreja d’aquest amb anticongelant.

En sistemes solars d’aire, l’aire s’utilitza com a transportador de calor. Els canals per al seu moviment es poden fer a partir d'un full de perfil regular (+)

Si el col·lector solar s’instal·la per escalfar un edifici petit que no tingui connexió amb la calefacció autònoma de la cabana o amb xarxes centralitzades, es construeix un sistema senzill d’un sol circuit amb dispositiu de calefacció al principi.

La cadena no inclou bombes de circulació ni aparells de calefacció. L’esquema és extremadament senzill, però només pot funcionar a l’estiu assolellat.

Quan un col·lector s’inclou en una estructura tècnica de dos circuits, tot és molt més complicat, però el rang de dies adequat per al seu ús augmenta significativament. El col·lector processa només un circuit. La càrrega predominant s’assigna a la unitat de calefacció principal, que funciona amb electricitat o qualsevol tipus de combustible.

Per a la fabricació d’un col·lector solar, podeu utilitzar l’esquema a punt, podeu crear el vostre propi model pilot i provar-lo a la pràctica (+)

Malgrat la dependència directa del rendiment dels dispositius solars en el nombre de dies assolellats, són exigents i la demanda de dispositius solars està en augment constant. Són populars entre els artesans que busquen dirigir tot tipus d’energia natural cap a un canal útil.

Classificació de la temperatura

Hi ha un nombre bastant gran de criteris segons els quals es classifiquen aquests o aquells dissenys de sistemes solars. Tanmateix, per als electrodomèstics que pugueu fer amb les vostres pròpies mans i que utilitzeu el subministrament i la calefacció d’aigua calenta, el més racional és la separació per tipus de refrigerant.

Per tant, els sistemes poden ser líquids i airejats. El primer tipus és més sovint aplicable.

A més, sovint s’utilitza una classificació segons la temperatura a la qual es poden escalfar els nodes de treball del col·lector:

1. Temperatura baixa. Opcions que poden escalfar el refrigerant a 50ºº. S’utilitzen per escalfar aigua en contenidors de reg, en banys i dutxes a l’estiu, i per augmentar la comoditat a les tardes de primavera i tardor.
2. Temperatura mitjana. Proporciona una temperatura de refrigerant de 80ºС. Es poden utilitzar per escalfar espais. Aquestes opcions són més adequades per arreglar cases particulars.
3. Temperatura alta. La temperatura del refrigerant en aquestes instal·lacions pot arribar als 200-300ºС. S’utilitzen a escala industrial, s’instal·len per escalfar botigues de producció, edificis comercials, etc.

En sistemes solars d’alta temperatura s’utilitza un procés força complex de transferència d’energia tèrmica. A més, ocupen un espai impressionant, que la majoria dels amants de la nostra vida no poden permetre.

El procés de fabricació necessita un temps llarg i la implementació requereix equip especialitzat. És gairebé impossible fer una variant independent del sistema solar.

És més aviat difícil fer cèl·lules solars d’alta temperatura en convertidors fotovoltaics a casa

Col·lector fet a mà

Fer un dispositiu solar amb les teves pròpies mans és un procés emocionant que aporta molts avantatges. Gràcies a ell, és possible aplicar racionalment radiació solar gratuïta, per resoldre diversos problemes econòmics importants. Analitzarem les particularitats de crear un col·lector pla que subministri aigua escalfada al sistema de calefacció.

Materials de bricolatge

El material més senzill i assequible per a l’autoassemblatge del cos col·lector solar és un bloc de fusta amb tauler, contraplacat, taulers OSB o opcions similars. També es pot utilitzar un perfil d’acer o d’alumini amb làmines similars. El estoig metàl·lic costarà una mica més.

Els materials han de complir els requisits per a estructures exteriors. La vida del col·lector solar varia de 20 a 30 anys.

Així doncs, els materials han de tenir un determinat conjunt de característiques operatives que permetran l’ús de l’estructura durant tot el període.

L’opció més barata i fàcil de fer materials per a la fabricació del estoig és l’ús de trams i aglomerats

Si el cas és de fusta, es pot aconseguir la durabilitat del material mitjançant una impregnació amb emulsions de polímer d’aigua i el recobriment de 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 capacitat de compra. És a dir, es poden trobar en venda gratuïta, o bé es poden fabricar independentment dels mitjans improvisats disponibles.

Nuances d’aïllament tèrmic

Per evitar pèrdues d’energia tèrmica, el material aïllant es munta a la part inferior de la caixa. Pot ser de poliestirè o llana mineral. La indústria moderna produeix una gamma prou àmplia de materials aïllants.

Per aïllar la caixa, podeu utilitzar opcions d’aïllament del paper. Per tant, és possible proporcionar tant aïllament tèrmic com reflectir la llum solar de la superfície de la làmina.

Si s'utilitza una placa rígida d'escuma de poliestirè o poliestirè expandit, es pot tallar solcs per col·locar el sistema de la bobina o la canonada.Típicament, l’amortidor de col·leccionista es col·loca damunt de l’aïllament i es fixa fermament a la part inferior del cos d’una manera que depèn del material emprat en la fabricació del cos.

L’aïllament tèrmic serveix per reduir la pèrdua de calor a la part inferior de l’habitatge. És irracional produir un dispositiu en una caixa metàl·lica sense aïllament tèrmic (+)

Dissipador 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 realitzades amb més freqüència de xapa de coure. Es consideren materials òptims per a la fabricació d’un dissipador de calor canonades de coure.

Els artesans de la llar van inventar una opció més barata: un intercanviador de calor en espiral canonades de polipropilè.

Una solució de pressupost interessant és un absorbidor del sistema solar d’un tub de polímer flexible. S'utilitzen accessoris adequats per connectar-se als dispositius d'entrada i sortida, la selecció de mitjans improvisats a partir dels quals es pot fer l'intercanviador de calor del col·lector solar és força àmplia. Pot ser l'intercanviador de calor d'una nevera antiga, canonades d'aigua de polietilè, radiadors de panells d'acer, etc.

Un important criteri d’eficiència és la conductivitat tèrmica del material del qual està fabricat 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.

Les canonades de coure es consideren l’opció més òptima per a la fabricació d’un dissipador per obtenir rendiment tèrmic i de durabilitat

Tanmateix, la gran diferència en la conductivitat tèrmica entre tubs de coure i polipropilè no significa en absolut que un intercanviador de calor amb canonades de coure produeixi volums d’aigua calenta centenars de vegades més grans.

En condicions d'igualtat, el rendiment d'un intercanviador de calor de canonades de coure serà un 20% més eficient que el de les opcions de metall-plàstic. Així doncs, els intercanviadors de calor fets de canonades de polímer tenen dret a la vida. A més, aquestes opcions seran molt més barates.

Independentment del material de la canonada, totes les juntes, tant soldades com roscades, han de quedar hermètiques. Les canonades es poden col·locar paral·lelament entre si i en forma de bobina.

L’esquema del tipus de bobina redueix el nombre de connexions: això redueix la probabilitat de filtracions i proporciona un moviment més uniforme del flux de refrigerant.

La part superior de la caixa en la qual es troba l'intercanviador de calor està tancada amb vidre. També podeu utilitzar materials moderns, com ara analògic acrílic o policarbonat monolític. El material translúcid pot no ser llis, però ondulat o mat.

En la versió clàssica, la caixa amb el col·lector es tanca amb vidre temperat, plexiglass, policarbonat o material similar. Els artesans es van adaptar a utilitzar polietilè en lloc de vidre

Aquest tractament redueix la reflectivitat del material. A més, aquest material ha de suportar esforços mecànics importants.

En els dissenys industrials d'aquests sistemes solars, s'utilitza vidre solar especial. Aquest vidre es caracteritza per un baix contingut de ferro, que proporciona menys pèrdues de calor.

Dipòsit d'emmagatzematge o dipòsit d'avançament

Com a dipòsit d'emmagatzematge, podeu utilitzar qualsevol capacitat amb un volum d'entre 20 i 40 litres. Una sèrie de tancs una mica més petits, connectats per canonades en una cadena en sèrie, ho faran. Es recomana aïllar el tanc d’emmagatzematge, tal com l’aigua escalfada al sol en un dipòsit sense aïllament perdrà ràpidament energia tèrmica.

De fet, el transportador de calor del sistema de calefacció solar ha de circular sense acumulació, perquè l’energia tèrmica rebuda d’ella s’ha de consumir durant el període de recepció.El dipòsit d'emmagatzematge serveix més aviat com a distribuïdor d'aigua escalfada i una cambra de rasa, que manté l'estabilitat a la pressió del sistema.

El dipòsit d’emmagatzematge en sistemes solars funciona com a distribuïdor d’aigua i un dipòsit que manté la pressió (+)

Passos de muntatge solar

Després de la fabricació del col·lector i de la preparació de tots els elements estructurals constituents del sistema, podeu procedir a la instal·lació directa.

Una de les opcions per instal·lar una bobina a partir de canonades de polipropilè amb accessoris i accessoris ajudarà a muntar ràpidament el captador solar (+)

Els treballs s’inicien amb la instal·lació d’una cambra d’avançament que, per regla general, se situa al punt més alt possible: a les golfes, una torre separada, un volant, etc.

Durant la instal·lació, cal destacar que després d’omplir el sistema amb refrigerant líquid, aquesta part de l’estructura tindrà un pes impressionant. Per tant, heu de verificar la fiabilitat de la superposició o reforçar-la.

Després d’instal·lar el dipòsit, procediu a instal·lar el col·lector. Aquest element estructural del sistema està situat al costat sud. L’angle d’inclinació respecte a l’horitzó hauria de ser de 35 a 45 graus.

Després d’instal·lar tots els elements, es lliguen amb canonades, connectant-se a un sol sistema hidràulic. L’estretesa del sistema hidràulic és un criteri important del qual depèn el funcionament efectiu del col·lector solar.

Segons l’esquema de muntatge del sistema solar per subministrar aigua a una dutxa exterior, podeu construir una estructura per escalfar l’aigua per al reg o crear condicions còmodes les tardes fredes (+)

Per connectar elements estructurals en un sol sistema hidràulic, s'utilitzen canonades amb un diàmetre de polzada i mitja. S'utilitza un diàmetre menor per organitzar la part de pressió del sistema.

Sota la pressió del sistema s'entén l'entrada d'aigua a la cambra i la retirada del refrigerant escalfat al sistema de calefacció i subministrament d'aigua calenta. La resta es munta amb canonades de diàmetre més gran.

Per evitar la pèrdua d’energia tèrmica, les canonades s’han d’aïllar amb cura. Per a aquest propòsit, podeu utilitzar versions de poliestirè, llana de basalt o làmina de materials aïllants moderns. El dipòsit d’emmagatzematge i la cambra d’avanç també estan sotmesos al procediment d’escalfament.

L’opció més simple i assequible per a l’aïllament tèrmic d’un tanc d’emmagatzematge és la construcció d’una caixa al seu voltant a partir de contraplacat o taulers. L’espai entre la caixa i el contenidor s’ha d’omplir amb material aïllant. Es pot tractar d’escòria, una barreja de palla amb argila, serra seca, etc.

El sistema solar s’instal·la de manera que els captadors solars estiguin situats al costat més il·luminat de la casa o parcel·la (+)

Prova abans de la posada en servei

Després d’instal·lar tots els elements del sistema i escalfar algunes 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 boquilla situada a la part inferior del col·lector.

És a dir, el farcit 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 refrigerant líquid entra a la cambra. El procés d’ompliment del sistema finalitza quan l’aigua comença a vessar de la canonada de drenatge de la cambra anterior.

Mitjançant la vàlvula flotant, podeu ajustar el nivell òptim de fluid 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 fins 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 estigui alineada amb la temperatura del portador que surt del col·lector.

Amb el flux d’aigua al sistema hidràulic, la vàlvula flotant situada a la cambra anterior s’actuarà. Així, es mantindrà un nivell constant. En aquest cas, l’aigua freda que entra al sistema se situarà a la part inferior del dipòsit d’emmagatzematge. El procés de barrejar aigua freda i calenta pràcticament no es produeix.

En el sistema hidràulic, cal preveure la instal·lació de vàlvules d’apagatge, que impediran la circulació inversa del refrigerant des del col·lector fins a l’embassament. Es produeix quan la temperatura ambient baixa més baixa que la temperatura del refrigerant.

Aquestes vàlvules s’utilitzen generalment a la nit i al vespre.

La connexió als llocs de consum d’aigua calenta es realitza mitjançant mescladores estàndard. S'eviten millor les aixetes simples convencionals. En temps assolellat, la temperatura de l'aigua pot arribar als 80 ° C. Així, les aixetes estalviaran significativament l’aigua calenta.

Es pot millorar el rendiment d’un escalfador d’aigua solar afegint seccions addicionals de col·lector. El disseny permet muntar de dues a un nombre il·limitat de peces.

El rendiment del sistema solar augmenta mitjançant la instal·lació de més captadors solars

La base d’un col·lector solar per a la calefacció i el subministrament d’aigua calenta és el principi de l’efecte hivernacle i l’anomenat efecte termosifó. L’efecte hivernacle s’utilitza en el disseny de l’element calefactor.

Els raigs del sol passen lliurement pel material transparent de la part superior del col·lector i es converteixen en energia tèrmica.

L’energia tèrmica es troba en un espai reduït a causa de la estanquitat de la secció de conductes del col·lector. L’efecte termosifó s’utilitza en el sistema hidràulic quan s’eleva el refrigerant escalfat, alhora que desplaça el refrigerant i l’obliga a passar a la zona de calefacció.

A causa de l'efecte termosifó, al sistema es produeix una circulació natural estable i contínua del refrigerant

Rendiment del col·lector solar

El principal criteri que afecta el rendiment dels sistemes solars és la intensitat de la radiació solar. La quantitat d’incident de radiació solar potencialment útil en una zona determinada s’anomena insolació.

El valor de la insolació en diferents punts del planeta varia en un rang bastant ampli. Per determinar els indicadors mitjans d’aquest valor, hi ha taules especials. Mostra la insolació mitjana mitjana d’una determinada regió.

Les dades sobre la insolació solar en una determinada regió es poden obtenir a partir de mapes i taules especials (+)

A més del valor de la insolació, l’àrea i el material de l’intercanviador de calor també afecten el rendiment del sistema. Un altre factor que afecta el rendiment del sistema és la capacitat del tanc d’emmagatzematge. La capacitat òptima del dipòsit es calcula en funció de l’àrea dels adsorbidors col·leccionistes.

En el cas d'un col·lector pla, aquesta és la superfície total de les canonades que es troben a la caixa del col·lector. Aquest valor, de mitjana, equival a 75 litres de volum de dipòsit per un m² de superfície de tub col·lector. La capacitat d’emmagatzematge és una mena de bateria tèrmica.

Preus de l’aparell de fàbrica

La part del lleó del cost financer de la construcció d’un sistema correspon a la fabricació de col·leccionistes. Això no és sorprenent, fins i tot en els dissenys industrials de sistemes solars, prop del 60% del cost recau sobre aquest element estructural. Els costos financers dependran de l’elecció d’un material.

Cal destacar que un sistema com aquest no és capaç d’escalfar l’habitació, només ajudarà a estalviar en costos, ajudant a escalfar l’aigua del sistema de calefacció.Tenint en compte els costos energètics força elevats que es gasten en escalfar l'aigua, un col·lector solar integrat al sistema de calefacció redueix significativament aquests costos.

El col·lector solar s’integra simplement en el sistema de calefacció i subministrament d’aigua calenta (+)

Per a la seva fabricació s’utilitzen materials bastant simples i assequibles. A més, un disseny tan completament no volàtil i no requereix manteniment tècnic. El manteniment del sistema es redueix a la inspecció periòdica i neteja del vidre col·lector de la contaminació.

Es presenta informació addicional sobre l'organització de la calefacció solar a la casa aquest article.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El procés de fabricació d’un captador solar elemental:

Com muntar i posar en marxa el sistema solar:

Naturalment, un col·lector solar fabricat per ells mateixos no podrà competir amb models industrials. Utilitzant materials improvisats, és bastant difícil aconseguir l’alta eficiència que tenen els dissenys industrials. Però els costos financers seran molt menors en comparació amb la compra de plantes a punt.

Tanmateix sistema de calefacció solar casolà augmentar significativament el nivell de confort i reduir el cost de l’energia que generen fonts tradicionals.

Teniu experiència en la construcció d’un col·lector solar? O teniu preguntes sobre el material? Compartiu informació amb els nostres lectors. Podeu deixar comentaris al formulari següent.