Sistemas de aquecimento solar: análise da tecnologia de aquecimento baseada em sistemas solares

A questão de encontrar fontes alternativas de calor está se tornando cada vez mais relevante. Isso é facilitado pelo aumento dos preços do gás, carvão e petróleo. Uma área muito promissora são os sistemas de aquecimento solar que podem efetivamente aquecer uma sala por muitos anos.

Pensando em organizar um sistema solar, mas existem dúvidas e perguntas? Ajudaremos você a descobrir quando é aconselhável usar a energia do sol para aquecimento e descrever as opções possíveis para organizar o aquecimento. Além disso, ofereceremos instruções para a fabricação de sistemas solares caseiros - coletores planos e tubulares.

Energia solar - uma fonte alternativa de calor

A idéia de usar energia solar para aquecimento não é nova. Além disso, a adequação de seu uso foi comprovada por americanos, chineses, espanhóis, israelenses e japoneses.

O mercado está repleto de ofertas de várias usinas para a conversão de energia solar e seu uso posterior para as necessidades domésticas.

Os Heliosystems são usados ​​ativamente como a principal fonte de calor em muitos países do mundo. Em nossas latitudes, ainda é usado como um complemento ao sistema de aquecimento.

O custo dos sistemas depende do tipo, área e material utilizado na fabricação. De ano para ano, há uma constante tendência de queda nos preços para todos os tipos de instalações solares - sistemas solares.

Isso os torna mais acessíveis ao público em geral. Só que nem todo mundo está pronto para fazer essa compra.

Mas, se desejado, você pode construir um sistema de aquecimento solar eficaz com suas próprias mãos, gastando significativamente menos dinheiro.

Um sistema de aquecimento familiar que executa suas funções perfeitamente por muitos anos está se tornando mais caro. A razão para isso é o aumento global do preço dos recursos energéticos em todo o mundo. O desejo natural do proprietário é economizar no aquecimento, que consome uma parcela significativa do orçamento da família.

Portanto, o sistema de aquecimento solar pode substituir totalmente o combustível sólido usual, gás ou qualquer outro. Tudo depende do tipo e tamanho da sala em que será usada.

Uma opção adequada para um celeiro não é adequada para um edifício residencial, e um sistema que atenda às necessidades de uma casa de verão não pode lidar com o aquecimento de uma mansão de dois andares.

A substituição completa do aquecimento solar tradicional às vezes é problemática. O proprietário teme que o sistema possa não ser capaz de lidar ou que não haja espaço físico suficiente para instalar o número necessário de painéis.

Portanto, eles costumam usar um sistema de aquecimento combinado, sem abrir mão de equipamentos a gás (elétricos ou outros) instalados. O nível de substituição do aquecimento solar convencional pode chegar a 90%.

Além disso, o número anual de dias ensolarados da área em que a casa está localizada é importante. Além disso, a temperatura média diária não é tão importante. Muitas instalações absorvem efetivamente a luz nos dias gelados do inverno (coletores solares usando anticongelante como refrigerante).

Além do aquecimento, uma instalação solar é capaz de fornecer água quente e eletricidade à habitação.

Onde a instalação solar será mais eficaz

Na questão da substituição do aquecimento por uma instalação solar, vários fatores que afetam sua eficácia devem ser levados em consideração.

Em primeiro lugar, você precisa escolher o direito tipo de sistema solar. Nesse assunto, a área da sala e seu objetivo devem ser levados em consideração. Na maioria das vezes, essa é uma casa particular na qual vive uma família de 4-5 pessoas.

Em segundo lugar, calcule cuidadosamente a demanda de calor, com base no consumo máximo na estação fria. Compare esses números com a quantidade de energia gerada 1 km². m de instalação solar. Resta calcular a área da estrutura solar que pode lidar com o aquecimento de uma sala específica.

O valor resultante será o principal fator na determinação da localização do sistema. Normalmente, os proprietários preferem usar o telhado ou a parede da casa. Raramente use a área da casa ou o telhado da garagem. Às vezes, eles constroem estandes especiais para instalação.

A construção de estandes especiais para a instalação de sistemas solares permite colocá-los o mais convenientemente possível no território adjacente

É importante que nada interfira com a penetração livre da luz solar em uma superfície absorvente de luz. Você precisa escolher uma parede sul, sudeste ou sudoeste ou parte do telhado.

Tendo decidido onde os painéis solares serão colocados, será realizada uma preparação preliminar da habitação:

• Libere espaço. Corte plantações extras se elas interferirem.
• Reforçar o telhado. Aqui você não deve esquecer quanto peso o design proposto terá.
• Isolar adicionalmente o edifício. Afinal, não faz sentido aquecer a rua.

Em terceiro lugar, é necessário resolver a questão: comprar ou construir você mesmo um sistema de aquecimento.Tudo depende das capacidades financeiras e do desejo de dedicar tempo à fabricação da estrutura.

Depois de escolher a segunda opção, você precisa entender o princípio de operação do sistema desejado para montar tudo corretamente.

Possíveis opções de aquecimento solar

As opções para construir um sistema de aquecimento solar são completamente dependentes dos desejos do proprietário da casa:

• O uso de produtos de fábrica. Compra de coletores prontos com auto-instalação e instalação.
• A construção de um projeto piloto. É necessário verificar o efeito do uso do sistema para a produção adicional de cálculos precisos.
• Auto-conclusão de um ciclo completo de trabalho. Cálculo, design, construção "a partir do zero" do sistema solar, a sua instalação.

Opção número 1. Implica escolher o local certo para instalações solares, porque a eficácia de seu uso dependerá disso. A instalação também exigirá habilidades especiais.

Não será necessário calcular o número de painéis - será suficiente para expressar todos os seus desejos ao fornecedor do equipamento. Ainda assim, será necessário responder às perguntas esclarecedoras dos gerentes - tudo, a seleção do número ideal de painéis (coletores) ocorrerá sem dificuldades.

Para instalar uma instalação solar com as próprias mãos no telhado, você precisa do apoio de pelo menos um assistente. Não se pode lidar com esse trabalho

Opção número 2 - construção de um projeto piloto. Será a melhor solução para quem duvida. Afinal, é difícil tomar a decisão final de substituir o sistema de aquecimento imediatamente. Construir um pequeno coletor solar (ar ou água) e testá-lo "em ação" será uma experiência gratificante.

Tendo avaliado os custos reais de fabricação, comparando-os com o valor de mercado de sistemas similares e calculando as economias de uso na fazenda, será fácil tomar uma decisão responsável.

Opção número 3 - a escolha dos verdadeiros mestres.

Para um aquecimento completo da instalação, você precisará realizar um trabalho tremendo:

• Calcule a área necessária do sistema solar.
• Determine o local da instalação futura, fortaleça-a.
• Além disso, isole a casa.
• Compre todos os elementos para a construção do sistema.
• Para construir bateria solar.
• Instale o sistema construído, concentrando-se nos requisitos básicos - o ângulo de inclinação em relação à incidência da luz solar.

A execução de um ciclo completo de trabalho no sistema não pode ser considerada uma tarefa fácil, mas o processo é extremamente emocionante. Além disso, economiza uma quantidade bastante substancial.

Escolhendo o tipo de aquecimento usando energia solar, você deve decidir se será usado adicionalmente para aquecer água e gerar eletricidade (clique para ampliar)

Tipos de instalações para conversão de energia solar

Dependendo do princípio de operação, são distinguidos dois tipos de dispositivos que absorvem a luz solar:

• Baterias em conversores fotoelétricos. Representando sistemas de elementos semicondutores conectados em série ou conectados em paralelo. Eles fornecem corrente para alimentar aquecedores domésticos.
• Coletores solares. Painéis com um sistema de tubos cheios de líquido de arrefecimento: ar, mistura não congelante ou água. Eles fornecem refrigerante com aquecimento solar para o circuito de aquecimento.

Consideramos cada opção separadamente.

Painéis solares

A bateria solar converte a luz absorvida em eletricidade. Consiste em células solares (geralmente silício), capazes de extrair imediatamente a corrente elétrica direta da radiação solar.

Essa instalação pode ser usada para garantir a operacionalidade do equipamento de aquecimento elétrico. Ele deve estar conectado ao sistema de fonte de alimentação da casa.

A eficiência de conversão da radiação solar desta instalação é de 5% a 20%, dependendo do tipo de dispositivo de processamento solar. Produtividade 1 m² bateria solar - 120 watts.

Resta calcular quantos quadrados de área serão necessários para atender às necessidades de uma família em particular, com base no tamanho da casa, nos requisitos de calor individuais e no nível de isolamento das estruturas.

É mais conveniente ter painéis solares no telhado da casa, escolhendo para isso sua inclinação sul

Para aquecimento, os painéis solares são usados ​​com mais eficiência nas regiões sul. Sua principal desvantagem é uma diminuição da eficiência ao entardecer e tempo nublado, uma completa falta de desempenho à noite.

Para fazer uma bateria solar com suas próprias mãos, você precisará primeiro montar o quadro, soldar as células solares, depois colocar tudo com cuidado e usar um selante.

Para a fabricação do quadro usado ripas de madeira, cantos de alumínio. Tudo depende do tamanho da montagem e do local de sua instalação. Células solares - bolachas de silicone - a parte mais dispendiosa do design. Eles são monocristalinos e policristalinos. Os primeiros são um pouco mais caros, mas sua produtividade é 5% maior.

Torná-los você mesmo é impossível. Os conversores fotoelétricos são melhor comprados com condutores soldados.

Eles devem ser colocados na base do painel de fibras, depois fixados na estrutura, retirar os fios dos elementos e preencher todos os furos com selante. Deixe a estrutura secar bem e cubra com uma tampa de vidro ou de plástico transparente.

Os esquemas de instalação e métodos para conectar painéis solares são descritos em este artigo.

Coletores solares

Uma maneira fundamentalmente diferente de converter a luz absorvida dos coletores. No centro de seu trabalho está o líquido de refrigeração que passa pelos canos.

Dependendo do design, existem três tipos principais de coletores usados ​​com mais freqüência na construção de um sistema de aquecimento solar:

• Flat. Dissipador de calor - o absorvedor é feito de chapa com uma superfície externa enegrecida. Quando aquecido, transfere energia para o líquido de arrefecimento do sistema de aquecimento.
• Vácuo Colecionador sistema de vácuo feito de acordo com o esquema de garrafas térmicas, devido ao qual o calor recebido do sol é quase duas vezes melhor.
• Hubs O dispositivo está equipado com uma parte côncava do espelho com uma grande área de superfície, focando a luz do sol em uma pequena área do absorvedor.

Os sistemas solares mais comuns na vida cotidiana são equipados com um sistema de tubos feitos na forma de elementos conectados em paralelo ou uma bobina. Os tubos são preenchidos com água industrial ou com uma mistura de água com líquido ou ar não congelante.

Ao visualizar as principais partes da instalação solar, é mais fácil decidir onde é melhor organizar esses ou aqueles componentes (+)

Uma instalação de ar pode ser usada como uma fonte adicional de aquecimento. Não é capaz de fornecer calor totalmente à propriedade da casa, independentemente da região em que está localizada. A principal característica desse tipo de sistema solar é o ar, que atua como refrigerante.

Os sistemas tubulares são usados ​​ativamente para aquecimento durante todo o ano. O anticongelante ou uma mistura de anticongelante é aquecido sob a luz do sol, depois passa pelos tubos internos de transferência de calor e depois é enviado ao tanque de armazenamento.

O movimento do fluido é estimulado pela bomba, graças à qual ele se move do tanque para o sistema de aquecimento. O líquido de arrefecimento aquecido desloca a parte refrigerada do líquido, que volta novamente ao coletor e aquece.

O princípio de operação de um sistema solar plano é baseado na penetração da luz solar no painel onde o absorvedor de calor está localizado. Aquece e irradia calor, que é transmitido ao fluido que circula pelos tubos de metal (na maioria das vezes, cobre).

O que você pode construir por conta própria?

Você pode construir um sistema de aquecimento solar usando um coletor de ar com suas próprias mãos. É melhor colocado na parede sul do edifício.

Quanto maior a área da sala aquecida, maior a área que o coletor ocupará - possivelmente toda a parede da casa. Além disso, este sistema solar pode ser construído no sótão.

Ao planejar instalar um sistema de aquecimento de ar no sótão, deve-se tomar cuidado para suportar o peso da instalação (+)

Coletor solar que aquece a massa de ar - executa suas funções de aquecimento devido aos fluxos de ar que passam dentro do sistema. O líquido de arrefecimento circula pelo circuito, o resfriamento, entra novamente no sistema. O fluxo de ar pode ocorrer naturalmente ou com um ventilador.

Quanto aos materiais para a fabricação do coletor de ar, aqui você pode usar várias ferramentas improvisadas. Não existe uma regra única.

Os artesãos domésticos melhoram esse tipo de sistema solar, montado em casa. Alguém procura obter uma opção mais barata, sacrificando a eficiência, enquanto outros - pelo contrário.

Depois de lidar com os principais elementos do coletor de ar, é mais fácil decidir sobre o local de sua instalação - teto ou parede (+)

Considere os principais métodos.

Características da instalação de um sistema solar tubular

O sistema solar do tipo tubular para aquecimento pode ser usado em várias regiões. Não depende da temperatura externa. O principal é que a instalação receba a quantidade máxima de luz solar.

O anticongelante usado como refrigerante não congela a baixas temperaturas. Em dias claros de inverno, a quantidade de luz solar excede a quantidade de luz que entra no verão.

O coletor solar tubular consiste em um sistema de tubos de vácuo transparentes interconectados. Eles contêm uma substância com baixo ponto de ebulição. A ebulição evapora, transfere seu calor para a ponta de cobre e flui para baixo, onde tudo se repete novamente.

Os tubos de vácuo de vidro refratário são preenchidos com uma substância que pode ferver a baixa temperatura (+)

Os tubos de vácuo absorvem até 90% de toda a radiação solar (visível e infravermelha). A energia solar, convertida em calor, é fornecida ao refrigerante.Transfere essa energia ainda mais através do sistema - para o trocador de calor localizado em um tanque de armazenamento especial.

O movimento do líquido refrigerante e da água através dos sistemas de aquecimento é devido às bombas. É importante que o tanque tenha um bom isolamento térmico. Como regra, existem dois trocadores de calor: um é conectado a um aquecedor adicional e o segundo aos coletores.

Em residências com esse tipo de instalação solar, é benéfico conectar adicionalmente um sistema de piso radiante. Isso permite aquecer o edifício com mais eficiência.

Quanto à instalação de coletores tubulares, ele pode ser instalado sozinho. A única coisa a considerar é o ângulo de trabalho - ele deve ser de pelo menos 20 °.

Um coletor solar tubular é colocado no telhado, escolhendo a direção mais ensolarada. É importante que não haja arranha-céus nas proximidades que impeçam a passagem livre da luz solar.

Não funcionará para construir uma instalação de vácuo com suas próprias mãos - é impossível fabricar tubos de vácuo em casa. Isso é feito por fábricas especializadas na produção de sistemas solares a vácuo.

Instalação solar plana

Geralmente, um coletor solar plano é usado para aquecimento.

Para sua construção, você precisará de:

• armação de metal;
• fundo forte;
• camada de isolamento térmico;
• camada absorvente preta (adsorvente);
• capa transparente - plástico, vidro;
• tubos de fluido (cobre, alumínio).

O projeto deve estar equipado com bicos de entrada e saída e uma bomba para uma circulação eficiente do fluido.

Você pode montar uma instalação solar plana com suas próprias mãos. Para fazer isso, use frequentemente meios improvisados, escolhendo materiais mais baratos como analógicos (+)

Você pode instalar um coletor plano em qualquer ângulo; um pré-requisito é limpar a neve e a poeira. É especialmente bom para climas quentes.

Na estação fria, baixa eficiência e alta perda de calor são observadas. O que põe em dúvida o uso desse sistema solar sozinho para aquecimento adequado. Utilizará de maneira ideal uma instalação solar plana junto com um aquecimento a gás, elétrico ou combustível sólido.

Oferecemos-lhe a leitura de artigos sobre a montagem caseira de sistemas de aquecimento solar:

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

Mais uma vez sobre a conveniência

Usar energia solar em vez da energia usual para aquecimento é benéfico. Dependendo do tipo de sistema solar selecionado, a economia no consumo de calor pago pode ser de até 100%.

Uma opção para uma substituição completa do sistema de aquecimento é o uso de coletores com tubos de vácuo. Este é um projeto bastante caro na fase inicial. No futuro, ele pode garantir total independência energética, tendo se pago em 6-8 anos.

A engenhosidade dos mestres domésticos não tem limites - uma mangueira comum pode ser adaptada como um labirinto para a circulação de fluido dentro do coletor

Vida útil solar até 25 anos. Eles exigem pouca manutenção - limpeza periódica das superfícies contra neve, poeira e detritos. Quanto ao reparo, ele pode ser realizado por conta própria. Uma desvantagem significativa é que coletores planos e painéis solares têm "medo" de furacões.

Esse aquecimento é seguro para os moradores da casa e do meio ambiente. É totalmente gratuito e não depende da taxa de câmbio, dos preços da energia.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo demonstrará o processo de construção de uma bateria solar com suas próprias mãos:

Auxílio visual para a construção de um sistema de aquecimento do ar:

Tecnologia de fabricação DIY de uma instalação solar plana:

As instalações solares ou os sistemas de aquecimento solar são comprovados no mundo inteiro. Eles permitem que você receba calor gratuitamente, reduzindo em 30% o custo do pagamento de contas de serviços públicos pelo aquecimento.

É possível substituir completamente a energia por energia solar no seu sistema de aquecimento. Outra vantagem significativa é que você pode montar uma instalação solar com suas próprias mãos.

Você possui habilidades práticas na montagem ou operação de sistemas de aquecimento solar? Compartilhe seu conhecimento, faça perguntas sobre o tópico e participe de discussões. O formulário de comentários está localizado abaixo.