Painéis solares para aquecer uma casa: tipos, como escolher e instalá-los corretamente

A inovação tecnológica é realmente surpreendente, especialmente quando se trata do lado prático da vida. Mais recentemente, as pessoas não conheciam os esquemas para obter energia rentável, o que possibilita recusar eletricidade cara. Concordo, agora fontes alternativas estão disponíveis para todos e seria ótimo usá-las.

Painéis solares inovadores para aquecer uma casa estão gradualmente, mas persistentemente, sendo introduzidos em nossas realidades cotidianas. Mas antes de ir à loja para eles, pesa os prós e os contras; caso contrário, você pode comprar um modelo completamente inapropriado. Para evitar que isso aconteça, revelaremos os segredos da escolha desses dispositivos.

Além disso, com o nosso material, você aprenderá os recursos de design dos coletores solares, bem como encontrará instruções passo a passo para instalar células solares. Para facilitar a percepção, o material é acompanhado por fotografias e vídeos temáticos.

O princípio do uso de energia solar

Muitas vezes, diante da necessidade de instalar painéis solares, uma pessoa pergunta sobre a viabilidade da empresa. Porque na maioria dos casos, a porcentagem de dias ensolarados perde significativamente para o mesmo valor nublado.

Uma proporção semelhante é típica para as regiões da zona intermediária e o clima das regiões norte é caracterizado por um número ainda maior de dias nublados.

O número insuficiente de dias ensolarados está diretamente relacionado à eficiência dos dispositivos que processam a energia da luminária terrestre. Como resultado, a luz solar é reduzida na superfície da bateria. Esse processo é chamado de insolação.

Os painéis solares podem ser usados ​​em sistemas de aquecimento como refrigerante ou fornecedor de energia para aparelhos elétricos

Sua essência é que qualquer plano, independentemente de sua finalidade, consome uma certa quantidade de energia solar. Nas regiões sul, a quantidade é naturalmente maior, o que torna a instalação de painéis solares mais relevante.

No entanto, como mostra a prática, o mercado de equipamentos tecnológicos no campo da síntese de energia solar está constantemente aprimorando seus produtos, de modo que as células solares modernas painéis solares funcionam bem mesmo em áreas com baixo nível de insolação.

A distribuição da atividade solar no exemplo de um mapa da Rússia. Um coeficiente mais alto é característico das regiões sul (+)

Abordagem de instalação ponderada

Antes de organizar um sistema de aquecimento movido a energia solar, você deve descobrir os contras e os pontos fortes da estrutura, movida a energia solar.

Esse conhecimento é necessário para melhor perceber as diferenças entre equipamentos e análogos e avaliar a racionalidade do dispositivo e avaliar a viabilidade da construção.

Os fatores mais significativos são:

• Eficácia. Eficiência real ao converter energia solar em energia elétrica. Enquanto a energia das células solares é quase cinco vezes mais cara que a eletricidade convencional.
• Sazonalidade de aplicação. Os painéis solares poderão funcionar eficientemente somente na ausência de obstáculos à luz solar, incluindo alta cobertura de nuvens.
• Esquema de acumulação fraco. Na maioria dos casos, a energia recebida deve ser consumida imediatamente. Para acumulá-lo e armazená-lo, são necessários discos bastante volumosos, cuja colocação exigirá uma área impressionante.
• A necessidade de energia auxiliar. No inverno, os painéis solares não serão capazes de fornecer calor suficiente para aquecer uma casa. Mas podem ser uma adição útil a uma caldeira de aquecimento em caso de tempo ensolarado.
• A viabilidade de construção. No momento, o retorno dos painéis solares é muito a desejar. A instalação deles justifica-se apenas em áreas que não estão conectadas a redes centralizadas. Onde não há alternativa aos dispositivos solares.

Há esperanças de desenvolvimento e produção de dispositivos de energia solar mais acessíveis. Há confiança de que, uma vez que a construção de sistemas que processam energia solar se torne rentável.

É verdade que, se levarmos em conta que os recursos energéticos do planeta estão derretendo gradualmente, podemos considerar a tecnologia solar como um investimento lucrativo e promissor.

O complexo solar é totalmente seguro para o meio ambiente, não emite produtos de combustão tóxicos, não altera o equilíbrio natural, não requer a queima de fósseis e madeira

No entanto, agora isso é apenas uma adição às principais fontes de calor, mas já tem seu próprio conjunto de vantagens.

Vantagens significativas do complexo solar:

• Longo período de operação. A simplicidade construtiva garante um mínimo de dano. Os painéis podem ser danificados acidentalmente no momento da limpeza da neve, mas a substituição do vidro é bastante acessível para você mesmo.
  
• Grande variedade de modelos. A Devices produz um número substancial de empresas estrangeiras e representantes individuais de fabricantes nacionais. A dispersão de preços permite que você escolha a opção "pagar".
• Configurações de individualidade. O equipamento pode ser configurado levando em consideração todos os caprichos da natureza em uma área específica.
• Energia barata. Mais precisamente, sua gratuidade completa é uma qualidade que não deve ser tomada literalmente devido ao consumo de material sólido da construção de painéis solares.
• Apelo externo. Os sistemas de aquecimento plano não violam a arquitetura das casas, podem ser percebidos como elementos de design criativo.

Descobrimos que o complexo solar pode ajudar no dia a dia, complementando as fontes de aquecimento tradicionais.Além disso, dados os preços atuais dos combustíveis, energia alternativa contribui para a economia, especialmente no setor privado.

Os principais fabricantes de equipamentos, ao descrever seus produtos, enfatizam de todas as formas possíveis o absoluto respeito pelo meio ambiente sistema. Naturalmente, o processo de conversão de energia de fóton ocorre sem a participação de quaisquer substâncias explosivas combustíveis, tóxicas ou químicas.

Os painéis solares localizados no telhado não estragam o exterior da casa, não ocupam muito espaço

Mais globalmente, o uso generalizado de painéis solares certamente reduzirá o consumo de outras fontes de energia, como carvão ou gás natural. Obviamente, a situação com o meio ambiente, neste caso, melhorará qualitativamente, e as contas incansáveis ​​de aquecimento e materiais combustíveis permanecerão no passado.

A eficiência dos painéis é diretamente proporcional à quantidade de energia solar absorvida. Mas o aspecto tecnológico de diferentes tipos de equipamento permite aumentar ou diminuir a produtividade.

Para aumentar o desempenho do sistema, recomenda-se instalar o aquecimento solar em simbiose com outros métodos mais tradicionais de aquecimento.

Não se preocupe com o fato de que o coletor solar falhará muito em breve. A vida média desses equipamentos é de cerca de 15 anos. O bom funcionamento das fotocélulas depende principalmente da região em que a instalação é usada.

Como regra, o nível mais intenso de insolação coloca o sistema sob maior estresse. Portanto, se o equipamento for usado em um clima temperado, ele será capaz de atender mais de 15 anos.

A vida dos painéis solares é de 12 a 15 anos. Com os devidos cuidados, eles durarão mais

Tipos de complexos solares

Foi provado experimentalmente que algumas substâncias são capazes de reagir mais intensamente aos efeitos dos fótons. Portanto, a tecnologia para a fabricação de painéis solares é diferente.

Os sistemas solares para uso doméstico são divididos em 2 tipos dominantes:

• Conversores fotoelétricos (silício e filme). São grupos de fotocélulas conectadas em série ou paralelas entre si, convertendo a radiação solar em eletricidade. Os elementos montados em um único sistema semicondutor são chamados painel solar, que fornece energia a dispositivos de aquecimento eletricamente dependentes.
• Coletores solares (plano, vácuo ou tubular, hubs de coletor ou espelho). Esse é o tipo mais comum na vida cotidiana, que recebe energia solar e a transfere para o sistema de aquecimento na forma de eletricidade ou refrigerante aquecido.

Além desses tipos, existem estações solares que produzem energia em escala industrial. Para o comerciante privado, eles podem servir como um fornecedor centralizado de energia.

Um sistema de aquecimento com coletores solares fornece consumo de energia imediatamente após o recebimento

O dispositivo de conversores fotovoltaicos

O princípio de operação dos conversores fotovoltaicos baseia-se na conversão de energia solar em seu tipo elétrico. Eles são produzidos na forma de módulos em uma moldura de alumínio ou em um pano de polímero flexível.

No primeiro caso, a parte superior do módulo é protegida por vidro de alta resistência e a parte inferior por uma película isolante. No segundo caso, ambas as conchas protetoras são feitas de polímeros.

As células fotovoltaicas são conectadas através de barramentos condutores, cuja função é transferir energia para uma bateria ou consumidor. Os contatos são conectados aos barramentos, que servem para conectar baterias individuais a um sistema completo e aos consumidores.

O princípio de operação dos conversores fotoelétricos baseia-se na capacidade dos elementos de converter energia solar em energia elétrica

Com foco na organização dos átomos de silício, as células solares são divididas nas seguintes categorias:

• Monocristalino. Fornecido com o mais puro silício, cuja tecnologia de produção é utilizada há muito tempo na fabricação de semicondutores. A essência da produção é o cultivo artificial de um único cristal, que é finalmente cortado em placas com 0,2-0,4 mm de espessura. Essas são as células da futura bateria, que exigirão 36 peças.
• Policristalino. Na fabricação de bolachas são utilizadas, obtidas a partir de silício fundido após seu resfriamento lento. A tecnologia requer menos energia e mão de obra, porque os painéis solares com policristalinos custam muito menos. Normalmente, essas baterias têm uma cor azul brilhante padrão.
• De silício amorfo. A tecnologia de sua produção está focada no princípio da fase de evaporação. Como resultado do processo de evaporação, uma fina película de silício assenta sobre o elemento de suporte, que é coberto com um revestimento protetor transparente na parte superior. Essa categoria de painéis solares é chamada de película fina, instalada nas paredes das casas.

As baterias monocristalinas são as mais produtivas. A eficiência varia de 14 a 17%, dependendo do modelo e do fabricante. Policristalinos perdem para eles pelos critérios de eficiência, sua eficiência em média 10-12%.

Os sistemas mais ineficientes são as células solares de silício amorfo. Eles são projetados para processar radiação dispersa, são instalados nas paredes das casas como um complemento aos sistemas mais poderosos localizados no telhado. Eficiência dentro de 5-6%.

Opções solares policristalinas - preço médio e oferta de desempenho

Com base em dados dos principais fabricantes de módulos solares, como o SunTech Poder, fica claro que a eficiência de cristais únicos aumenta a cada ano e logo a eficiência pode atingir cerca de 33%.

Hoje, no entanto, os melhores indicadores de desempenho pertencem aos produtos da empresa. Sanyo. A peculiaridade desses painéis reside na natureza multicamada do elemento externo, que aumenta significativamente a eficiência e a eficiência coletores solares é de 23%.

Devido ao procedimento característico de processamento de silício, a estrutura policristalina contém formações indesejáveis ​​que interferem na melhor absorção de energia solar.

Além disso, as partículas cristalinas da microestrutura do módulo são dispostas de maneira caótica, uma em relação à outra, o que complica a sublimação de energia. Como resultado, a eficiência do painel raramente excede 18%.

Às vezes há uma simbiose de reservatórios amorfos e de poli / cristal único. Isso se deve ao fato de que a operação normal dos policristais requer luz solar intensa, em contraste com os painéis amorfos. Portanto, a combinação de duas tecnologias pode ser uma saída.

Existem mudanças tangíveis na produção de sistemas de filmes. Então, no estágio atual, filmes são bastante comuns módulos solares à base de cádmio e índio.

Em cada estágio, o revestimento de silício-hidrogênio é monitorado constantemente, caso contrário, problemas associados à operabilidade são possíveis

Provou-se que o cádmio absorve muito bem a luz solar, que muitos fabricantes no campo da energia solar adotaram. Como você sabe, a substância é radioativa, mas você não deve se preocupar devido à possibilidade de exposição, porque a proporção de metal não é tão grande que cause danos à atmosfera, sem mencionar o homem.

O semicondutor índio produz com sucesso 20% de eficiência, à frente do cádmio. Devido ao fato de o índio ser muito mais procurado em eletrodomésticos, principalmente na produção de TVs de LCD, os fabricantes geralmente substituem o metal por outro analógico - o gálio.

O equipamento de filme solar possui uma estrutura flexível, que simplifica bastante a instalação

Falando sobre as vantagens dos módulos de polímeros e coletores de filmes como um todo, gostaria de destacar um preço bastante baixo, comparado às baterias cristalinas, segurança completa e respeito pelo meio ambiente, devido ao estado estável da química. substâncias. Além disso, flexibilidade e versatilidade podem ser adicionadas ao número de vantagens adicionais.

Recursos de design de coletores solares

A opção mais simples é um coletor solar plano, uma caixa, cuja parte frontal é uma superfície metálica enegrecida. No interior é uma bobina cheia de água, uma mistura de água com um agente não congelante ou ar.

A parte inferior e as paredes da caixa são fechadas por isolamento térmico, necessário para economizar a energia recebida dentro da bateria.

Uma placa de metal, acoplada aos tubos, coleta e transfere o líquido de refrigeração aquecido para o sistema de aquecimento. Essa parte é chamada de absorvedor. Na maioria das vezes, a chapa de cobre é usada para sua fabricação, caracterizada por alta condutividade térmica.

O lado externo do adsorvedor deve ser intensamente preto para máxima absorção da radiação solar.

Os painéis solares do tipo tubular são um sistema de tubos ou uma bobina com uma placa de metal na parte superior

Para impedir que os raios reflitam da superfície de metal do adsorvedor, um revestimento transparente durável é instalado na parte superior. Geralmente, essas são opções de vidro temperado com um teor mínimo de metal.

No exterior, é aplicado um revestimento óptico especial, que não emite calor na luz infravermelha. Ajuda a aumentar a produtividade do dispositivo, capaz de aquecer a água a 200 ° C.

Os painéis tubulares são sensíveis à negatividade atmosférica. Após fortes chuvas, principalmente granizo, é recomendável verificar cuidadosamente a integridade da capa do coletor.

Deslumbrados pela folhagem, partículas empoeiradas e fragmentos de galhos também podem danificar a superfície. Arranhões e cavacos causarão uma acentuada deterioração no desempenho do equipamento.

Existem várias opções para a instalação de painéis solares, como durante a operação, os desenvolvedores eliminaram gradualmente as deficiências

A versão a vácuo é equipada com um tubo multicamada projetado de acordo com o princípio de uma garrafa térmica. Esse sistema permite 95% melhor que os modelos anteriores para se aquecer.

Na parte inferior do tubo multicamada, há um líquido que, quando aquecido pelo sol, se transforma em vapor. Um capacitor é montado no topo desta lâmpada selada peculiar. Atingir seu vapor condensa e transfere calor para o sistema.

Os heliopanéis que operam de acordo com o princípio do vácuo são mais eficazes que os tubulares convencionais em áreas com um pequeno número de dias de sol.

Os coletores de cubos são equipados com um dispositivo com uma superfície espelhada, que focaliza a energia que recebe na superfície do absorvedor. A área do espelho é maior que o mesmo tamanho do absorvedor, aumentando assim a eficiência do recebimento de energia solar.

Um elemento espelho geralmente pode ser concentrado em um ponto ou linha fina sem a menor perda de desempenho.

Devido ao dispositivo do tubo de recepção de calor pelo princípio da garrafa térmica, a produtividade do dispositivo quase dobrou

A desvantagem dos concentradores é que eles só conseguem perceber a radiação direta. Portanto, os desenvolvimentos mais recentes estão equipados com dispositivos de rastreamento rotativo para eliminar ou reduzir a influência dessa desvantagem.

Os dispositivos de rastreamento fazem o coletor girar após o movimento da estrela para coletar todos os seus raios.

Este é o tipo mais eficaz de painéis solares coletores, que permite aquecer o líquido de refrigeração a uma temperatura máxima em comparação com outras temperaturas. É verdade que eles funcionam bem em áreas desérticas, custam muito, por causa dos quais são demandados principalmente pelas organizações de produção.

O hub coletor solar funciona concentrando a energia solar em um absorvedor com uma área menor

Uma nova solução interessante foi o design do coletor esférico, que captura literalmente todos os raios que ele pode perceber. A propósito, ele não precisa estar equipado com um mecanismo rotativo, volátil e que exija conexão à rede elétrica.

O design esférico difere do usual, pois não consiste em tubos separados conectados aos tubos de entrada e saída, mas em um único receptor de calor com parafuso.

A bobina receptora é preenchida com água técnica, que quando aquecida sobe pelo caminho helicoidal e sai aquecida para o tubo de saída e daí para o sistema de aquecimento.

Após o resfriamento, o líquido de arrefecimento retorna do circuito de aquecimento para o tubo de entrada do coletor esférico. O processo é repetido.

A forma esférica permite que a luz do dia receba os raios do sol sem o uso de mecanismos rotativos

Uma vantagem significativa do sistema esférico é que o aquecimento ocorre durante o dia. Não precisa ser equipado com mecanismos rotativos que precisam de energia. Graças ao circuito de parafuso, é caracterizado por perdas mínimas de energia na tubulação.

Todos os tipos de coletores solares pertencem à categoria de sistemas auxiliares de produção de energia sazonais. Dependendo do modelo, sua tubulação interna pode conter até 200 litros de líquido, e a quantidade mínima usada nos módulos de vácuo é de cerca de 60 litros.

É bem possível construir um coletor solar com suas próprias mãos. O site tem uma seleção de artigos sobre sistemas solares caseiros.

Aconselhamos que você se familiarize com:

1. Como fazer um coletor solar para aquecimento DIY - guia passo a passo
2. Como fazer uma bateria solar com suas próprias mãos: instruções de montagem automática

Instruções de instalação para baterias solares

Painéis pertencentes à classe de "apartamento", é aconselhável instalar no verão, quando o nível de insolação é maior. Esta será a melhor opção para a relação preço e energia recebida, o que significa a compra de tais coletores solares justificar totalmente todo o dinheiro gasto.

De uma forma ou de outra, o potencial energético do equipamento permite que ele seja usado em sistemas de água quente e aquecimento.

O processo de conversão de energia é extremamente sensível a temperaturas extremas. Isso deve ser considerado durante a instalação. Primeiro de tudo, você precisa garantir que a casa esteja completamente isolada, caso contrário, poderão ocorrer falhas imprevistas no sistema.

O sistema de aquecimento com painéis solares é um circuito fechado com um líquido de refrigeração circulando por ele

Para cada região, é fornecida uma opção ideal de instalação do equipamento. O cálculo é feito no grau da mesma insolação. De acordo com as regras de uso, o coletor deve ser posicionado de forma que o ângulo de incidência da luz solar em sua superfície seja de 90 °.

Somente neste caso a eficiência do sistema será máxima. A precisão absoluta na instalação dos painéis pode ser alcançada medindo a latitude do terreno.

Um fator importante será a direção na qual os painéis estão localizados. Devido ao fato de que o nível mais alto de potência é alcançado principalmente no meio do dia, vale a pena orientar os painéis em direção ao sul. Alguns desvios são permitidos durante a instalação, leste ou oeste, mas não muito.

Além disso, muitas vezes uma diminuição na eficiência é observada contra o fundo das sombras das árvores no painel do coletor. No inverno, recomenda-se aumentar o ângulo de inclinação dos painéis solares, melhorando o nível de desempenho do sistema.

Etapa 1. Seleção de ângulo

A eficiência dos coletores depende principalmente do ângulo do painel em relação à superfície horizontal. Para otimizar absorção de luz Recomenda-se manter uma inclinação de 45 °.

O ângulo ideal de inclinação do painel solar depende da estação do ano. Bem, se o dispositivo estiver equipado com um dispositivo para ajustar o ângulo

O azimute deve ser mantido em 0 ° (sul direto). Alguns desvios de 30-40 ° são permitidos para melhor insolação. Para aumentar a rigidez, há um especial. construções de alumínio.

Isso é principalmente característico da instalação de coletores em um telhado inclinado. Eles impedirão alterações nos parâmetros definidos devido a eventos climáticos, e a velocidade rápida da instalação, usando os ganchos e perfis de montagem, economizará tempo.

Etapa 2. Construção do circuito primário

Na primeira etapa, todos os componentes de aquecimento são instalados: caldeiras, compressores, condutores de calor, etc. Por conveniência, é recomendável colocar os elementos do sistema em um local facilmente acessível. Durante a instalação tanque de expansão, observe a ausência de obstáculos entre ele e os coletores.

A temperatura no interior do tanque é medida usando um sensor de temperatura. Ele deve ser anexado ao fundo do tanque.

O próximo passo será a organização de um sistema de ventilação. Ao instalar o circuito, você deve criar ventilaçãosaindo do tanque de expansão. A melhor solução seria colocar a comunicação no telhado. Isso contribuirá para a regulação das quedas de pressão dentro do sistema de aquecimento.

Painéis solares - parte do sistema de aquecimento, que deve incluir, além deles, caldeiras, bombas centrífugas, tubulações, etc.

O processo de movimento fluido dentro DHW depende de bomba de circulação. É recomendado que seja usado apenas para sistemas com um circuito fechado de água. Além disso, para facilitar a troca do fluido, o tanque de expansão deve estar equipado com um sistema de drenagem. Para fazer isso, instale o guindaste em algum lugar na parte inferior do dispositivo.

Etapa 3. Entendemos os recursos de operação

Heliosystem Funciona a partir de uma rede de 220 V. Cada modelo possui um esquema de conexão exclusivo, que é fornecido.

A fiação deve ser cuidadosamente isolada e os termostatos e todos os tipos de relés devem estar localizados em um local excepcionalmente seco. Para melhor estanqueidade, recomenda-se proteger o equipamento com um material hidrofóbico.

Certifique-se de que o sistema esteja conectado ao terra. Isso irá protegê-lo de situações com risco de vida.

Etapa 4. Escolhendo uma maneira de conectar elementos

A soldagem de circuitos de cobre e peças elétricas deve ser feita com uma pasta de solda especial. Antes disso, você precisa limpar as juntas. É melhor fazer isso com uma escova de aço.

Os elementos que conduzem ao tanque de distribuição (tubos, bobinas) são soldados ou parafusados, previamente picado fio. É importante entender que um tubo com líquido resfriado deve se aproximar do fundo do tanque e quente - até o topo.

Etapa 5. Instalação solar

Fase preparatória: o que precisa ser preparado para a instalação.

A seguir, é apresentado o processo de instalação de painéis solares.As instruções de instalação para 2 painéis são adequadas para montar qualquer número de coletores solares: o princípio da instalação não muda. O principal é encontrar a área para instalação.

O último passo é o teste do sistema.

Informações adicionais sobre a instalação e conexão de painéis solares são apresentadas nos artigos:

1. Esquemas e métodos de conexão de painéis solares: como instalar corretamente o painel solar
2. Esquema de conexão de painéis solares: ao controlador, à bateria e aos sistemas de manutenção

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aplicação de painéis solares em sistemas de comunicação autônomos:

Demonstração de produtos de um dos líderes na produção de baterias solares:

O princípio do projeto e operação do coletor de vácuo:

Os sistemas solares melhoram anualmente o desempenho na conversão de energia solar. Os desenvolvedores já oferecem uma grande variedade de coletores planos e tubulares usando módulos de pulverização de quartzo ou monocristal.

Tudo isso está gradualmente atualizando fontes alternativas de energia, como resultado da qual a energia solar logo estará disponível para todos.

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