Sistemas de calefacción solar: análisis de la tecnología de calefacción basada en sistemas solares.
La cuestión de encontrar fuentes alternativas de calor es cada vez más relevante. Esto se ve facilitado por el aumento de los precios del gas, el carbón y el petróleo. Un área muy prometedora son los sistemas de calefacción solar que pueden calentar efectivamente una habitación durante muchos años.
Pensando en organizar un sistema solar, pero ¿hay dudas y preguntas? Le ayudaremos a determinar cuándo es aconsejable utilizar la energía del sol para calentar y describir las posibles opciones para organizar la calefacción. Además, ofreceremos instrucciones para la fabricación de sistemas solares caseros: colectores planos y tubulares.
El contenido del artículo:
Energía solar: una fuente alternativa de calor
La idea de usar energía solar para calefacción no es nueva. Además, la idoneidad de su uso ha sido probada por estadounidenses, chinos, españoles, israelíes y japoneses.
El mercado está repleto de ofertas de varias plantas para la conversión de energía solar y su uso posterior para las necesidades del hogar.
El costo de los sistemas depende de su tipo, área, material utilizado en la fabricación. De año en año hay una tendencia a la baja constante en los precios de todo tipo de instalaciones solares: sistemas solares.
Esto los hace más accesibles al público en general. Eso no es todo el mundo está listo para hacer tal compra.
Pero, si lo desea, puede construir un sistema de calefacción solar efectivo con sus propias manos, gastando significativamente menos dinero.
Un sistema de calefacción familiar que realiza sus funciones perfectamente durante muchos años se está volviendo más costoso. La razón de esto es el aumento global en el precio de los recursos energéticos en todo el mundo. El deseo natural del propietario es ahorrar en calefacción, que consume una parte significativa del presupuesto familiar.
Por lo tanto, el sistema de calefacción solar puede reemplazar completamente el combustible sólido habitual, el gas o cualquier otro. Todo depende del tipo y tamaño de la habitación en la que se utilizará.
Una opción adecuada para un granero no es adecuada para un edificio residencial, y un sistema que satisface las necesidades de una casa de verano no puede hacer frente a la calefacción de una mansión de 2 pisos.
El reemplazo completo de la calefacción solar tradicional a veces es problemático. El propietario teme que el sistema no pueda hacer frente o que no haya suficiente espacio físico para instalar la cantidad requerida de paneles.
Por lo tanto, a menudo usan un sistema de calefacción combinado, sin renunciar por completo a los equipos de gas (eléctricos u otros) instalados. El nivel de reemplazo de la calefacción solar convencional puede alcanzar el 90%.
Además, el número anual de días soleados del área en la que se encuentra la casa es importante. Además, la temperatura diaria promedio no es tan importante. Muchas instalaciones absorben efectivamente la luz en los días helados de invierno (colectores solares que usan anticongelante como refrigerante).
Donde la instalación solar será más efectiva
En el tema de reemplazar la calefacción con una instalación solar, se deben tener en cuenta varios factores que afectan su efectividad.
En primer lugar, debes elegir el correcto tipo de sistema solar. En este asunto, el área de la habitación y su propósito deben tenerse en cuenta. Muy a menudo, esta es una casa privada en la que vive una familia de 4-5 personas.
En segundo lugar, calcule cuidadosamente la demanda de calor, en función del consumo máximo en la estación fría. Compare estos números con la cantidad de energía generada 1 kilómetro cuadrado. m de instalación solar. Queda por calcular el área de la estructura solar que puede hacer frente al calentamiento de una habitación en particular.
El valor resultante será el factor principal para determinar la ubicación del sistema. Por lo general, los propietarios prefieren usar el techo o la pared de la casa. Raramente use el área de la casa o el techo del garaje. A veces construyen soportes especiales para la instalación.
Es importante que nada interfiera con la libre penetración de la luz solar sobre una superficie absorbente de luz. Debe elegir un muro sur, sureste o suroeste o parte del techo.
Una vez decidido dónde se colocarán los paneles solares, se realizará una preparación preliminar de la vivienda:
- Libera espacio. Reduzca las plantaciones adicionales si interfieren.
- Fortalecer el techo. Aquí no debe olvidarse cuánto peso tendrá el diseño propuesto.
- Además aislar el edificio. Después de todo, no tiene sentido calentar la calle.
En tercer lugar, es necesario resolver la pregunta: comprar o construir un sistema de calefacción usted mismo.Todo depende de las capacidades financieras y del deseo de dedicar tiempo a la fabricación de la estructura.
Una vez elegida la segunda opción, debe comprender el principio de funcionamiento del sistema deseado para ensamblar todo correctamente.
Posibles opciones de calentamiento solar.
Las opciones para construir un sistema de calefacción solar dependen completamente de los deseos del propietario del hogar:
- El uso de productos de fábrica. Compra de colectores confeccionados con autoinstalación e instalación.
- La construcción de un proyecto piloto. Es necesario para verificar el efecto del uso del sistema para la producción posterior de cálculos precisos.
- Autocompletar un ciclo completo de trabajo.. Cálculo, diseño, construcción "desde cero" del sistema solar, su instalación.
Opción número 1. Implica elegir la ubicación correcta para las instalaciones solares, porque la efectividad de su uso dependerá de esto. La instalación también requerirá habilidades especiales.
No será necesario calcular el número de paneles; será suficiente para expresar todos sus deseos al proveedor del equipo. Aún así, será necesario responder a las preguntas aclaratorias de los gerentes: todo, la selección del número óptimo de paneles (recolectores) se realizará sin ninguna dificultad.
Opción número 2 - construcción de un proyecto piloto. Será la mejor solución para los que dudan. Después de todo, la decisión final de reemplazar el sistema de calefacción es difícil de tomar de inmediato. Construir un pequeño colector solar (aire o agua) y probarlo "en acción" será una experiencia gratificante.
Habiendo evaluado los costos reales de fabricación, comparándolos con el valor de mercado de sistemas similares y calculando los ahorros del uso en la granja, será fácil tomar una decisión responsable.
Opción número 3 - La elección de los verdaderos maestros.
Para calentar por completo la instalación, deberá realizar un trabajo tremendo:
- Calcule el área requerida del sistema solar.
- Determine el lugar de la instalación futura, fortifíquelo.
- Además aislar el hogar.
- Compra todos los elementos para la construcción del sistema.
- Para construir batería solar.
- Instale el sistema construido, centrándose en los requisitos básicos: el ángulo de inclinación en relación con la incidencia de la luz solar.
Realizar un ciclo completo de trabajo en el sistema no se puede llamar una tarea fácil, pero el proceso es extremadamente emocionante. Además, ahorra una cantidad bastante sustancial.
Tipos de instalaciones para la conversión de energía solar.
Dependiendo del principio de funcionamiento, se distinguen dos tipos de dispositivos que absorben la luz solar:
- Baterías en convertidores fotoeléctricos. Representación de sistemas de elementos semiconductores conectados en serie o conectados en paralelo. Suministran corriente para alimentar calentadores domésticos.
- Colectores solares. Paneles con un sistema de tubos llenos de refrigerante: aire, mezcla no congelante o agua. Suministran refrigerante calentado por energía solar al circuito de calefacción.
Consideramos cada opción por separado.
Paneles solares
La batería solar convierte la luz absorbida en electricidad. Se compone de células solares (con mayor frecuencia de silicio), capaces de extraer inmediatamente corriente eléctrica directa de la radiación solar.
Dicha instalación se puede utilizar para garantizar la operatividad de los equipos de calefacción eléctrica. Debe estar conectado al sistema de suministro de energía del hogar.
La eficiencia de conversión de la radiación solar de esta instalación es del 5% al 20%, dependiendo del tipo de dispositivo de procesamiento solar. Productividad 1 m2 batería solar - 120 vatios.
Queda por calcular cuántos cuadrados de área se necesitarán para satisfacer las necesidades de un hogar en particular, en función del tamaño de la casa, los requisitos de calor individuales y el nivel de aislamiento de las estructuras.
Para la calefacción, los paneles solares se utilizan de manera más eficiente en las regiones del sur. Su principal desventaja es una disminución de la eficiencia al anochecer y al clima nublado, una completa falta de rendimiento por la noche.
Para hacer una batería solar con sus propias manos, primero deberá ensamblar el marco, soldar las células solares, luego colocar cuidadosamente todo y usar un sellador.
Para la fabricación del marco se utilizaron listones de madera, esquinas de aluminio. Todo depende del tamaño del ensamblaje y el lugar de su instalación. Las células solares (obleas de silicio) son la parte más desechable del diseño. Son monocristalinos y policristalinos. Los primeros son algo más caros, pero su productividad es un 5% mayor.
Hacerlos tú mismo es imposible. Los convertidores fotoeléctricos se compran mejor con conductores soldados.
Deben colocarse en la base del tablero de fibra, luego fijarse en el marco, sacar los cables de los elementos y llenar todos los agujeros con sellador. Permita que la estructura se seque bien y cubra con una tapa de vidrio o plástico transparente.
Los esquemas y métodos de instalación para conectar paneles solares se describen en este articulo.
Colectores solares
Una forma fundamentalmente diferente de convertir la luz absorbida de los colectores. En el corazón de su trabajo está el refrigerante que pasa a través de las tuberías.
Dependiendo del diseño, existen tres tipos principales de colectores que se utilizan con mayor frecuencia para la construcción de un sistema de calefacción solar:
- Plano. Disipador de calor: su absorbedor está hecho de chapa con una superficie exterior ennegrecida. Cuando se calienta, transfiere energía al refrigerante del sistema de calefacción.
- Vacío Coleccionista sistema de tipo de vacío hecho de acuerdo con el esquema de termos, por lo que el calor recibido del sol es casi el doble de bueno.
- Hubs El dispositivo está equipado con una parte de espejo cóncava con una gran área de superficie, enfocando la luz solar en un área pequeña del absorbedor.
Los sistemas solares más comunes en la vida cotidiana están equipados con un sistema de tubos hecho en forma de elementos conectados en paralelo o una bobina. Los tubos se llenan con agua industrial o con una mezcla de agua con un líquido o aire no congelante.
Una instalación de aire se puede utilizar como fuente adicional de calefacción. No puede proporcionar calor a la propiedad de la vivienda, independientemente de la región de su ubicación. La característica principal de este tipo de sistema solar es el aire, que actúa como refrigerante.
Los sistemas tubulares se utilizan bastante activamente para calentar todo el año. El anticongelante o una mezcla de anticongelante se calienta bajo la luz solar, luego pasa a través de los tubos internos de transferencia de calor y luego se envía al tanque de almacenamiento.
El movimiento del fluido es estimulado por la bomba, gracias a la cual se mueve desde el tanque al sistema de calefacción. El refrigerante calentado desplaza la parte enfriada del líquido, que volverá nuevamente al colector y se calentará.
El principio de funcionamiento de un sistema solar plano se basa en la penetración de la luz solar en el panel donde se encuentra el absorbedor de calor. Se calienta e irradia calor, que se transmite al fluido que circula a través de los tubos de metal (con mayor frecuencia, cobre).
¿Qué puedes construir por tu cuenta?
Puede construir un sistema de calefacción solar utilizando un colector de aire con sus propias manos. Se coloca mejor en la pared sur del edificio.
Cuanto mayor sea el área de la habitación climatizada, mayor será el área que ocupará el recolector, posiblemente toda la pared de la casa. Además, este sistema solar se puede construir en el ático.
Colector solar que calienta la masa de aire: realiza sus funciones de calentamiento debido a los flujos de aire que pasan dentro del sistema. El refrigerante circula a través del circuito, enfriándose, ingresa nuevamente al sistema. El flujo de aire puede ocurrir naturalmente o con un ventilador.
En cuanto a los materiales para la fabricación del colector de aire, aquí puede usar varias herramientas improvisadas. No hay una sola regla.
Los artesanos del hogar mejoran este tipo de sistema solar, ensamblado en casa. Alguien busca obtener una opción más barata, mientras sacrifica la eficiencia, mientras que otros, por el contrario.
Considere los principales métodos.
Características de la instalación de un sistema solar tubular.
El sistema solar de tipo tubular para calefacción se puede utilizar en varias regiones. No depende de la temperatura externa. Lo principal es que la instalación recibe la máxima cantidad de luz solar.
El anticongelante utilizado como refrigerante no se congela a bajas temperaturas. En días claros de invierno, la cantidad de luz solar excede la cantidad de luz que ingresa en el verano.
El colector solar tubular consiste en un sistema de tubos transparentes de vacío interconectados. Contienen una sustancia con un bajo punto de ebullición. La ebullición, se evapora, transfiere su calor a la punta de cobre y fluye hacia abajo, donde todo se repite nuevamente.
Los tubos de vacío absorben hasta el 90% de toda la radiación solar (visible e infrarroja). La energía solar, convertida en calor, se suministra al refrigerante.Transfiere esta energía aún más a través del sistema, al intercambiador de calor ubicado en un tanque de almacenamiento especial.
El movimiento de refrigerante y agua a través de los sistemas de calefacción se debe a las bombas. Es importante que el tanque tenga un buen aislamiento térmico. Como regla, hay dos intercambiadores de calor: uno está conectado a un calentador adicional, el segundo a los colectores.
En hogares con este tipo de instalación solar, es beneficioso conectar adicionalmente un sistema de calefacción por suelo radiante. Esto le permite calentar el edificio de manera más eficiente.
En cuanto a la instalación de colectores tubulares, se puede instalar solo. Lo único a considerar es el ángulo de trabajo: debe ser de al menos 20 °.
No funcionará construir una instalación de vacío con sus propias manos; es imposible hacer tubos de vacío en casa. Esto lo hacen las fábricas especializadas en la producción de sistemas solares de vacío.
Instalación solar plana
A menudo se usa un colector solar plano para la calefacción.
Para su construcción necesitarás:
- marco de metal;
- fondo fuerte
- capa de aislamiento térmico;
- capa absorbente negra (adsorbente);
- cubierta transparente - plástico, vidrio;
- tubos de fluido (cobre, aluminio).
El diseño debe estar equipado con boquillas de entrada y salida y una bomba para una circulación eficiente del fluido.
Puede instalar un colector plano en cualquier ángulo, un requisito previo es limpiar de nieve y polvo. Es especialmente bueno para climas cálidos.
En la estación fría, se observa baja eficiencia y alta pérdida de calor. Lo que arroja dudas sobre el uso de este sistema solar solo para un calentamiento adecuado. Utilizará de manera óptima una instalación solar plana junto con un tipo de calefacción de gas, electricidad o combustible sólido.
Le ofrecemos leer artículos sobre el montaje casero de sistemas de calefacción solar:
- Cómo hacer un colector solar para calefacción de bricolaje - guía paso a paso
- Cómo hacer una batería solar con sus propias manos: métodos de montaje e instalación de un panel solar
Una vez más sobre la conveniencia
Usar energía solar en lugar de la energía usual para calentar es beneficioso. Dependiendo del tipo de sistema solar seleccionado, el ahorro en el consumo de calor pagado puede ser de hasta el 100%.
Una opción para un reemplazo completo del sistema de calefacción es el uso de colectores con tubos de vacío. Este es un proyecto bastante costoso en la etapa inicial. En el futuro, puede garantizar la independencia energética completa, habiéndose pagado por sí mismo en 6-8 años.
Vida de servicio solar hasta 25 años. Requieren poco mantenimiento: limpieza periódica de superficies de nieve, polvo y escombros. En cuanto a la reparación, puede llevarse a cabo por su cuenta. Un inconveniente importante es que los colectores planos y los paneles solares tienen "miedo" a los huracanes.
Dicha calefacción es segura para los residentes del hogar y el medio ambiente. Es completamente gratuito y no depende del tipo de cambio, los precios de la energía.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El video demostrará el proceso de construir una batería solar con sus propias manos:
Ayuda visual para la construcción de un sistema de calefacción de aire:
Tecnología de fabricación de bricolaje de una instalación solar plana:
Las instalaciones solares o los sistemas de calefacción solar han demostrado su eficacia en todo el mundo. Le permiten obtener calefacción de forma gratuita, lo que reduce el costo de pagar las facturas de servicios públicos para calefacción del 30%.
Es posible reemplazar completamente la energía con energía solar en su sistema de calefacción. Otra ventaja importante es que puede montar una instalación solar con sus propias manos.
¿Tiene habilidades prácticas para ensamblar u operar sistemas de calefacción solar? Comparta su conocimiento, haga preguntas sobre el tema y participe en debates. El formulario de comentarios se encuentra a continuación.
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He visto muchos paneles solares en el extranjero. Este es un buen ahorro. Yo vivo en la región sur yo mismo. Tenemos muchos días soleados, pero sin embargo, el uso de paneles solares no es común. Y quiero intentar instalarlo en una casa de campo. Estoy estudiando información sobre esto. Todo, por supuesto, no es fácil. Lo más probable es que compre uno listo y lo instale yo mismo. Mientras lo pienso.
Para las regiones donde hay una gran cantidad de días soleados y brillantes en un año, la instalación de paneles solares está económicamente justificada, especialmente dado el aumento actual de los precios de la energía y las preocupaciones ambientales cada vez mayores. Los paneles solares también se están volviendo gradualmente más baratos y mejorados, por lo que creo que en el futuro se introducirán en todas partes con nosotros.
En la infancia, fabricamos paneles solares con nuestras propias manos, no recuerdo ninguno de los cuales: ya sea de fotoresistores o de fotodiodos. Funcionó. No sé cuánto es económicamente beneficioso para Rusia. Tenemos personas (que trabajan en redes eléctricas) que pueden hacer una batería solar con sus propias manos, actuar de manera aún más eficiente desde el punto de vista energético. Simplemente aprenden a detener los medidores de electricidad, negociar con los supervisores. Y obtienen energía gratis sin baterías. Eso es real