Cómo hacer un colector solar para calefacción DIY: una guía paso a paso
El aumento en el precio de las fuentes de energía tradicionales alienta a los propietarios privados a buscar opciones alternativas para calentar hogares y calentar agua. De acuerdo, el componente financiero del problema desempeñará un papel importante en la elección de un sistema de calefacción.
Una de las formas más prometedoras de suministro de energía es la conversión de la radiación solar. Para hacer esto, use sistemas solares. Comprender el principio de su dispositivo y el mecanismo de operación, hacer un colector solar para calentar con sus propias manos no será difícil.
Le informaremos sobre las características de diseño de los sistemas solares, ofreceremos un diagrama de ensamblaje simple y describiremos los materiales que se pueden usar. Las etapas del trabajo van acompañadas de fotografías visuales, el material se complementa con videoclips sobre la creación y puesta en marcha de un coleccionista casero.
El contenido del artículo:
Principio de trabajo y características de diseño.
Sistemas solares modernos: uno de tipos de fuentes alternativas Generación de calor. Se utilizan como equipo de calefacción auxiliar que procesa la radiación solar en energía útil para los propietarios de viviendas.
Son capaces de proporcionar agua caliente y calefacción en la estación fría solo en las regiones del sur. Y luego, si ocupan un área suficientemente grande y se instalan en áreas abiertas no sombreadas por árboles.
A pesar de la gran cantidad de variedades, funcionan de la misma manera. Cualquier sistema solar representa un circuito con una disposición secuencial de dispositivos que suministran energía térmica y la transmiten al consumidor.
Los principales elementos de trabajo son paneles solares en celdas solares o colectores solares. Tecnología conjunto generador solar en placas fotográficas es algo más complicado que un colector tubular.
En este artículo, consideraremos la segunda opción: un sistema solar colector.
Los colectores son un sistema de tubos conectados en serie con la línea de salida y entrada o dispuestos en forma de bobina. El agua industrial, el flujo de aire o una mezcla de agua con algún líquido no congelante circula a través de los tubos.
Los fenómenos físicos estimulan la circulación: evaporación, cambios en la presión y la densidad de la transición de un estado de agregación a otro, etc.
La captación y acumulación de energía solar se realiza mediante absorbedores. Se trata de una placa metálica sólida con una superficie exterior ennegrecida, o un sistema de placas individuales unidas a los tubos.
Para la fabricación de la parte superior del cuerpo, la cubierta, se utilizan materiales con una alta capacidad para transmitir luz. Puede ser plexiglás, materiales poliméricos similares, tipos templados de vidrio tradicional.
Debo decir que los materiales poliméricos no toleran la influencia de los rayos ultravioleta. Todos los tipos de plástico tienen un coeficiente de expansión térmica suficientemente alto, lo que a menudo conduce a la despresurización de la carcasa. Por lo tanto, el uso de tales materiales para la fabricación del cuerpo del colector debe ser limitado.
El agua como portador de calor solo se puede usar en sistemas diseñados para suministrar calor adicional en el período otoño / primavera. Si se planea utilizar el sistema solar durante todo el año antes del primer enfriamiento, el agua del proceso se cambia por una mezcla de este con anticongelante.
Si el colector solar se instala para calentar un pequeño edificio que no tiene conexión con la calefacción autónoma de la cabaña o con redes centralizadas, se construye un sistema simple de circuito único con un dispositivo de calefacción al comienzo de la misma.
La cadena no incluye bombas de circulación y dispositivos de calefacción. El esquema es extremadamente simple, pero solo puede funcionar en el verano soleado.
Cuando se incluye un colector en una estructura técnica de dos circuitos, todo es mucho más complicado, pero el rango de días adecuado para su uso aumenta significativamente. El colector procesa solo un circuito. La carga predominante se asigna a la unidad de calefacción principal, que funciona con electricidad o cualquier tipo de combustible.
A pesar de la dependencia directa del rendimiento de los dispositivos solares en la cantidad de días soleados, tienen una gran demanda, y la demanda de dispositivos solares aumenta constantemente. Son populares entre los artesanos que buscan dirigir todo tipo de energía natural a un canal útil.
Clasificación de la temperatura
Hay una cantidad bastante grande de criterios por los cuales estos o aquellos diseños de sistemas solares se clasifican. Sin embargo, para los electrodomésticos que puede hacer con sus propias manos y usar para el suministro de agua caliente y calefacción, lo más racional es la separación por tipo de refrigerante.
Entonces, los sistemas pueden ser líquidos y de aire. El primer tipo es más aplicable.
Además, a menudo se usa una clasificación de acuerdo con la temperatura a la que los nodos de trabajo del colector pueden calentarse:
- Baja temperatura. Opciones que pueden calentar el refrigerante a 50ºС. Se usan para calentar agua en recipientes de riego, en baños y duchas en verano, y para aumentar la comodidad en las noches frescas de primavera y otoño.
- Temperatura media Proporcione una temperatura del refrigerante de 80ºС. Se pueden utilizar para calefacción de espacios. Estas opciones son las más adecuadas para organizar casas privadas.
- Alta temperatura La temperatura del refrigerante en tales instalaciones puede alcanzar 200-300ºС. Se utilizan a escala industrial, se instalan en talleres de producción de calor, edificios comerciales, etc.
En los sistemas solares de alta temperatura, se utiliza un proceso bastante complejo de transferencia de energía térmica. Además, ocupan un espacio impresionante, que la mayoría de los amantes de la vida en el campo no pueden permitirse.
El proceso de fabricación lleva mucho tiempo, la implementación requiere equipos especializados. Es casi imposible hacer independientemente una variante del sistema solar.
Colector hecho a mano
Hacer un dispositivo solar con sus propias manos es un proceso emocionante que trae muchos beneficios. Gracias a él, es posible aplicar racionalmente la radiación solar libre, para resolver varios problemas económicos importantes. Analizaremos los detalles de la creación de un colector plano que suministre agua caliente al sistema de calefacción.
Materiales de bricolaje
El material más simple y asequible para el autoensamblaje del cuerpo del colector solar es un bloque de madera con un tablero, madera contrachapada, tableros OSB u opciones similares. Alternativamente, se puede utilizar un perfil de acero o aluminio con láminas similares. La caja de metal costará un poco más.
Los materiales deben cumplir con los requisitos para estructuras exteriores. La vida del colector solar varía de 20 a 30 años.
Por lo tanto, los materiales deben tener un cierto conjunto de características operativas que permitan el uso de la estructura durante todo el período.
Si la carcasa está hecha de madera, la durabilidad del material se puede lograr mediante la impregnación con emulsiones de polímero de agua y el recubrimiento con pinturas y barnices.
El principio básico que debe seguirse al diseñar y ensamblar un colector solar es la disponibilidad de materiales en términos de precio y capacidad de compra. Es decir, se pueden encontrar en venta gratuita o se pueden hacer independientemente de los medios improvisados disponibles.
Matices de aislamiento térmico.
Para evitar la pérdida de energía térmica, el material aislante está montado en la parte inferior de la caja. Puede ser poliestireno o lana mineral. La industria moderna produce una gama bastante extensa de materiales aislantes.
Para aislar la caja, puede usar las opciones de aislamiento de aluminio. Por lo tanto, es posible proporcionar aislamiento térmico y reflejo de la luz solar desde la superficie de la lámina.
Si se usa una placa rígida de espuma de poliestireno o poliestireno expandido como material de aislamiento, se pueden cortar surcos para colocar el sistema de bobina o tubería.Típicamente, el absorbedor colector se coloca encima del aislamiento y se fija firmemente a la parte inferior del cuerpo de una manera que depende del material utilizado en la fabricación del cuerpo.
Colector solar disipador de calor
Este es un elemento absorbente. Es un sistema de tuberías en el que se calienta el refrigerante, y las piezas están hechas con mayor frecuencia de chapa de cobre. Se consideran los materiales óptimos para la fabricación de un disipador de calor. tubos de cobre.
Los artesanos del hogar inventaron una opción más barata: un intercambiador de calor en espiral de tubos de polipropileno.
Una solución económica interesante es un absorbedor del sistema solar a partir de una tubería de polímero flexible. Se utilizan accesorios adecuados para conectarse a los dispositivos de entrada y salida La selección de medios improvisados a partir de los cuales se puede hacer el intercambiador de calor del colector solar es bastante amplia. Puede ser el intercambiador de calor de un refrigerador viejo, tuberías de agua de polietileno, radiadores de panel de acero, etc.
Un criterio importante para la eficiencia es la conductividad térmica del material del que está hecho el intercambiador de calor.
Para la autoproducción, el cobre es la mejor opción. Tiene una conductividad térmica de 394 W / m². Para el aluminio, este parámetro varía de 202 a 236 W / m².
Sin embargo, la gran diferencia en la conductividad térmica entre las tuberías de cobre y polipropileno no significa en absoluto que un intercambiador de calor con tuberías de cobre produzca cientos de veces grandes volúmenes de agua caliente.
En igualdad de condiciones, el rendimiento de un intercambiador de calor de tubería de cobre será un 20% más eficiente que el rendimiento de las opciones de metal y plástico. Por lo tanto, los intercambiadores de calor hechos de tubos de polímero tienen derecho a la vida. Además, tales opciones serán mucho más baratas.
Independientemente del material de la tubería, todas las juntas, tanto soldadas como roscadas, deben ser herméticas. Las tuberías se pueden colocar paralelas entre sí y en forma de bobina.
El esquema de tipo de bobina reduce el número de conexiones; esto reduce la probabilidad de fugas y proporciona un movimiento más uniforme del flujo de refrigerante.
La parte superior de la caja en la que se encuentra el intercambiador de calor está cerrada con vidrio. Alternativamente, puede utilizar materiales modernos, como el análogo acrílico o el policarbonato monolítico. El material translúcido puede no ser liso, sino corrugado o mate.
Este tratamiento reduce la reflectividad del material. Además, este material debe soportar una tensión mecánica significativa.
En los diseños industriales de tales sistemas solares, se utiliza vidrio solar especial. Tal vidrio se caracteriza por un bajo contenido de hierro, que proporciona menos pérdida de calor.
Tanque de almacenamiento o tanque de avance
Como tanque de almacenamiento, puede usar cualquier capacidad con un volumen de 20 a 40 litros. Una serie de tanques algo más pequeños, conectados por tuberías en una cadena en serie, servirá. Se recomienda aislar el tanque de almacenamiento, ya que El agua calentada al sol en un tanque sin aislamiento perderá rápidamente energía térmica.
De hecho, el portador de calor en el sistema de calefacción solar debe circular sin acumulación, porque la energía térmica recibida de ella debe ser consumida durante el período de recepción.El tanque de almacenamiento sirve más bien como un distribuidor de agua caliente y una cámara de zanja, que mantiene la estabilidad de la presión en el sistema.
Pasos de montaje solar
Después de la fabricación del colector y la preparación de todos los elementos estructurales constituyentes del sistema, puede proceder a la instalación directa.
El trabajo comienza con la instalación de una cámara de avance, que, por regla general, se coloca en el punto más alto posible: en el ático, una torre separada, un paso elevado, etc.
Durante la instalación, debe tenerse en cuenta que después de llenar el sistema con líquido refrigerante, esta parte de la estructura tendrá un peso impresionante. Por lo tanto, debe verificar la confiabilidad de la superposición o fortalecerla.
Después de instalar el tanque, proceda a instalar el colector. Este elemento estructural del sistema está ubicado en el lado sur. El ángulo de inclinación relativo al horizonte debe ser de 35 a 45 grados.
Después de instalar todos los elementos, se atan con tuberías y se conectan en un solo sistema hidráulico. La estanqueidad del sistema hidráulico es un criterio importante del que depende el funcionamiento efectivo del colector solar.
Para conectar elementos estructurales en un solo sistema hidráulico, se utilizan tuberías con un diámetro de una pulgada y media. Se usa un diámetro más pequeño para disponer la parte de presión del sistema.
Bajo la parte de presión del sistema se entiende la entrada de agua en la cámara y la extracción del refrigerante calentado en el sistema de calefacción y el suministro de agua caliente. El resto se monta con tubos de mayor diámetro.
Para evitar la pérdida de energía térmica, las tuberías deben aislarse cuidadosamente. Para este propósito, puede usar versiones de poliestireno, lana de basalto o papel de aluminio de materiales aislantes modernos. El tanque de almacenamiento y la cámara de avance también están sujetos al procedimiento de calentamiento.
La opción más simple y asequible para el aislamiento térmico de un tanque de almacenamiento es la construcción de una caja alrededor de madera contrachapada o tableros. El espacio entre la caja y el contenedor debe llenarse con material aislante. Esto puede ser escoria, una mezcla de paja con arcilla, aserrín seco, etc.
Prueba antes de la puesta en servicio
Después de instalar todos los elementos del sistema y calentar algunas de las estructuras, puede comenzar a llenar el sistema con líquido refrigerante. El llenado inicial del sistema debe hacerse a través de la boquilla ubicada en la parte inferior del colector.
Es decir, el relleno se realiza de abajo hacia arriba. Gracias a tales acciones, se puede evitar la probable formación de atascos de aire.
El agua u otro líquido refrigerante ingresa a la cámara. El proceso de llenado del sistema finaliza cuando el agua comienza a salir del tubo de drenaje de la cámara delantera.
Con la válvula de flotador, puede ajustar el nivel óptimo de líquido en la cámara delantera. Después de llenar el sistema con refrigerante, comienza a calentarse en el colector.
El proceso de aumento de la temperatura se produce incluso en climas nublados. El refrigerante calentado comienza a subir a la parte superior del tanque de almacenamiento. El proceso de circulación natural ocurre hasta que la temperatura del refrigerante que ingresa al radiador se alinea con la temperatura del portador que sale del colector.
Con el flujo de agua en el sistema hidráulico, se disparará la válvula de flotador ubicada en la cámara delantera. Por lo tanto, se mantendrá un nivel constante. En este caso, el agua fría que ingresa al sistema se ubicará en la parte inferior del tanque de almacenamiento. El proceso de mezclar agua fría y caliente prácticamente no ocurre.
En el sistema hidráulico, es necesario prever la instalación de válvulas de cierre, lo que impedirá la circulación inversa del refrigerante desde el colector al depósito. Esto ocurre cuando la temperatura ambiente cae por debajo de la temperatura del refrigerante.
Tales válvulas se usan generalmente por la noche y por la noche.
La conexión a los lugares de consumo de agua caliente se realiza mediante mezcladores estándar. Los grifos simples convencionales se evitan mejor. En climas soleados, la temperatura del agua puede alcanzar los 80 ° C; usar esa agua directamente es un inconveniente. Por lo tanto, los grifos ahorrarán significativamente agua caliente.
El rendimiento de dicho calentador solar de agua puede mejorarse agregando secciones de colector adicionales. El diseño le permite montar desde dos hasta un número ilimitado de piezas.
La base de dicho colector solar para calefacción y suministro de agua caliente es el principio del efecto invernadero y el llamado efecto termosifón. El efecto invernadero se utiliza en el diseño del elemento calefactor.
Los rayos del sol pasan libremente a través del material transparente de la parte superior del colector y se convierten en energía térmica.
La energía térmica está en un espacio confinado debido a la estanqueidad de la sección del conducto del colector. El efecto de termosifón se usa en el sistema hidráulico cuando el refrigerante calentado se eleva, mientras se desplaza el refrigerante y se obliga a pasar a la zona de calentamiento.
Rendimiento del colector solar
El criterio principal que afecta el rendimiento de los sistemas solares es la intensidad de la radiación solar. La cantidad de incidente de radiación solar potencialmente útil en un área específica se llama insolación.
El valor de la insolación en diferentes puntos del mundo varía en un rango bastante amplio. Para determinar los indicadores promedio de este valor, hay tablas especiales. Muestran la insolación solar promedio para una región determinada.
Además del valor de insolación, el área y el material del intercambiador de calor también afectan el rendimiento del sistema. Otro factor que afecta el rendimiento del sistema es la capacidad del tanque de almacenamiento. La capacidad óptima del tanque se calcula en función del área de los adsorbedores del colector.
En el caso de un colector plano, esta es el área total de tuberías que se encuentran en la caja del colector. Este valor, en promedio, equivale a 75 litros de volumen del tanque por un m² de área del tubo colector. La capacidad de almacenamiento es un tipo de batería térmica.
Precios de electrodomésticos de fábrica
La mayor parte del costo financiero de construir un sistema de este tipo está en la fabricación de coleccionistas. Esto no es sorprendente, incluso en los diseños industriales de sistemas solares, aproximadamente el 60% del costo recae en este elemento estructural. Los costos financieros dependerán de la elección de un material.
Cabe señalar que dicho sistema no puede calentar la habitación, solo ayudará a ahorrar costos, ayudando a calentar el agua en el sistema de calefacción.Dados los altos costos de energía que se gastan en calentar el agua, un colector solar integrado en el sistema de calefacción reduce significativamente dichos costos.
Para su fabricación, se utilizan materiales bastante simples y asequibles. Además, dicho diseño es completamente no volátil y no requiere mantenimiento técnico. El mantenimiento del sistema se reduce a la inspección periódica y la limpieza del vidrio colector de la contaminación.
Se presenta información adicional sobre la organización de la calefacción solar en la casa en este articulo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El proceso de fabricación de un colector solar elemental:
Cómo ensamblar y poner en servicio el sistema solar:
Naturalmente, un colector solar hecho a sí mismo no podrá competir con modelos industriales. Usando materiales improvisados, es bastante difícil lograr la alta eficiencia que tienen los diseños industriales. Pero los costos financieros serán mucho menores en comparación con la compra de plantas listas para usar.
Sin embargo sistema de calentamiento solar casero Aumente significativamente el nivel de confort y reduzca el costo de la energía generada por las fuentes tradicionales.
¿Tiene experiencia en la construcción de un colector solar? ¿O tienes preguntas sobre el material? Por favor comparta información con nuestros lectores. Puede dejar comentarios en el siguiente formulario.
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Todo esto es bueno, pero en nuestro país, ¿cómo se ve legalmente, me pregunto? Supongamos que lo construí todo, lo hice, todo funciona, y luego un vecino a quien una vez no le di cien rublos verá todo el sistema y comenzará: algunos organismos reguladores, otros, si no la policía. Todavía no es suficiente para obtener una multa o algo peor. Entonces, al principio sería bueno saber el lado legal del problema.
Leonid, ¿por qué puedes ser condenado? ¿Para el consumo libre de calor solar?
Habría un hombre, pero por lo que hay.
Hola
Planteaste una pregunta muy interesante e importante. Hasta ahora, no hay una sola ley en Rusia que establezca claramente los derechos y obligaciones de los propietarios de paneles solares. Las personas jurídicas que utilizan la energía del sol se refieren a la Ley Federal Nº 7 del 10 de enero de 2002 sobre la seguridad ambiental de las empresas industriales y al "Programa estatal para el apoyo de la investigación científica y la educación ambiental de los ciudadanos". No hay una sola palabra sobre individuos como propietarios de equipos en la Ley Federal.
La práctica legal muestra que los propietarios privados de paneles solares se enfrentan a este problema: la batería se instala en la fachada o el techo de un edificio residencial, lo que plantea preguntas de la Inspección de Vivienda territorial. En este caso, las autoridades se guían por el hecho de que la batería cambia la apariencia del edificio, y esto no siempre es posible. Por lo tanto, si ha instalado o planea instalar una batería solar en un edificio de gran altura, le recomiendo que obtenga el permiso del departamento de arquitectura de la autoridad territorial.Como regla general, el problema se resuelve de manera positiva y rápida.
También tenga en cuenta que solo puede usar la energía recibida de los paneles solares para satisfacer las necesidades de su hogar y del hogar. Si tiene la intención de vender el exceso de electricidad, por ejemplo, a un vecino, entonces debe registrarse como miembro del mercado minorista de electricidad y concluir un acuerdo con el comprador. Dicha norma se detalla en el párrafo 64 de la Ley Federal No. 7.
Otro matiz: si su batería está conectada al sistema de suministro de energía, entonces la conexión debe ser "después del medidor", de lo contrario puede ser acusado de robar energía.
Hola No existen prohibiciones legalmente documentadas sobre la instalación y el uso de colectores solares y otros recursos naturales: nieve, aire, viento, lluvia.
Y le das cien rublos a un vecino, y eso es todo, no habrá problemas.
No te preocupes Mañana vendrá el vecino de nuevo. Después de todo, ¿das 100 rublos?
Ahorrar energía es imprescindible. Sin embargo, existen varias limitaciones tanto para los colectores solares como para los paneles solares: son efectivos solo en regiones con un número suficiente de días soleados. Además, no se olvide de la necesidad de pensar y organizar los medios para proteger estas baterías del granizo. Entre otras cosas, también es necesario organizar adecuadamente y realizar una limpieza regular.
Eugene, pero esto no se trata necesariamente del reemplazo completo de toda la calefacción con colectores solares. En la casa de campo, en el pueblo en el verano (especialmente donde hay problemas con el suministro de energía), es un modelo que funciona. Especial para calentar agua. Si el tanque de almacenamiento con un buen aislamiento térmico, por la mañana habrá agua tibia para lavar o ducharse. Y - ¡gratis!
La conversación sobre el lado legal del tema me recordó una historia divertida sobre una mujer que privatizó el Sol y ahora tiene la intención de cobrar por su uso :)) Bromeamos que queríamos imputar una demanda por daños a la salud por el sobrecalentamiento este verano y por la sequía 🙂
El estado no tolerará el consumo de energía gratuita de las personas, incluida la energía solar.
Puede reírse, pero si proporciona energía solar a su hogar, entonces hay órganos que lo detendrán.
Hace unos 25 años, me sorprendió que en Europa usaran agua a través de un medidor, pero ahora ¿es divertido para ti?
¿Y dónde está el estado en realidad? Durante casi 30 años, todas las utilidades y servicios administrativos han estado trabajando de manera independiente y no pertenecen al estado. A todos los "partidarios les parece que es hora de abandonar el bosque", el sistema ha cambiado hace mucho tiempo.
Las compañías regionales de energía son responsables del suministro de energía. Los acuerdos se realizan a través de Energosbyt. Estas son sociedades anónimas que pagan impuestos al estado, pero no están subordinadas. Por cierto, también paga impuestos al estado, pero no decide por usted dónde y cómo trabajará.
"Hace unos 25 años me sorprendió eso ..." Me parece que había facturas de servicios públicos en ese momento, y nadie las canceló en ninguna situación. Y por la energía solar recibida por su planta de energía personal, nadie necesita pagar. Bueno, a menos que puedas venderlo. Solo en este caso se le puede solicitar que pague IMPUESTOS de los ingresos. Nada mas.