Como fazer um coletor solar para aquecimento de bricolage: um guia passo a passo
O aumento do preço das fontes de energia tradicionais incentiva os proprietários particulares a procurar opções alternativas para aquecimento de casas e aquecimento de água. Concordo, o componente financeiro da questão desempenhará um papel importante na escolha de um sistema de aquecimento.
Uma das formas mais promissoras de fornecimento de energia é a conversão da radiação solar. Para fazer isso, use sistemas solares. Não será difícil entender o princípio de seu dispositivo e o mecanismo de operação, fazer um coletor solar para aquecimento com suas próprias mãos.
Vamos falar sobre os recursos de design dos sistemas solares, oferecer um diagrama de montagem simples e descrever os materiais que podem ser usados. As etapas do trabalho são acompanhadas de fotografias visuais, o material é complementado por videoclipes sobre a criação e o comissionamento de um colecionador caseiro.
O conteúdo do artigo:
Princípio dos recursos de trabalho e design
Sistemas solares modernos - um dos tipos de fontes alternativas geração de calor. Eles são usados como equipamento auxiliar de aquecimento que processa a radiação solar em energia útil para os proprietários de casas.
Eles são capazes de fornecer água quente e aquecimento na estação fria apenas nas regiões sul. E então, se eles ocupam uma área suficientemente grande e são instalados em áreas abertas, não sombreadas por árvores.
Apesar do grande número de variedades, elas funcionam da mesma maneira. Qualquer sistema solar representa um circuito com um arranjo seqüencial de dispositivos que fornecem energia térmica e a transmitem ao consumidor.
Os principais itens de trabalho são painéis solares em células solares ou coletores solares. Tecnologia montagem do gerador solar nas placas fotográficas é um pouco mais complicado do que um coletor tubular.
Neste artigo, consideraremos a segunda opção - um sistema solar coletor.
Os coletores são um sistema de tubos conectados em série à linha de saída e entrada ou dispostos na forma de uma bobina. Água industrial, fluxo de ar ou uma mistura de água com um líquido não congelante circula pelos tubos.
Os fenômenos físicos estimulam a circulação: evaporação, mudanças de pressão e densidade da transição de um estado de agregação para outro, etc.
A coleta e o acúmulo de energia solar são realizados por absorvedores. Esta é uma placa de metal sólida com uma superfície externa enegrecida ou um sistema de placas individuais conectadas aos tubos.
Para a fabricação da parte superior do corpo, são utilizados a cobertura, materiais com alta capacidade de transmitir luz. Pode ser plexiglás, materiais poliméricos semelhantes, tipos temperados de vidro tradicional.
Devo dizer que os materiais poliméricos não toleram a influência dos raios ultravioleta. Todos os tipos de plástico têm um coeficiente de expansão térmica suficientemente alto, o que geralmente leva à despressurização da caixa. Portanto, o uso de tais materiais para a fabricação do corpo do coletor deve ser limitado.
A água como transportadora de calor pode ser usada apenas em sistemas projetados para fornecer calor adicional no período de outono / primavera. Se for planejado usar o sistema solar o ano todo antes do primeiro resfriamento, a água do processo será alterada para uma mistura dele com anticongelante.
Se o coletor solar é instalado para aquecer um pequeno edifício que não tem conexão com o aquecimento autônomo da casa ou com redes centralizadas, é construído um sistema simples de circuito único com um dispositivo de aquecimento no início.
A corrente não inclui bombas de circulação e dispositivos de aquecimento. O esquema é extremamente simples, mas só pode funcionar no verão ensolarado.
Quando um coletor é incluído em uma estrutura técnica de dois circuitos, tudo fica muito mais complicado, mas o intervalo de dias adequado para uso aumenta significativamente. O coletor processa apenas um circuito. A carga predominante é atribuída à unidade principal de aquecimento, que funciona com eletricidade ou qualquer tipo de combustível.
Apesar da dependência direta do desempenho dos dispositivos solares no número de dias ensolarados, eles são procurados e a demanda por dispositivos solares está aumentando constantemente. Eles são populares entre os artesãos que procuram direcionar todos os tipos de energia natural para um canal útil.
Classificação da temperatura
Há um número bastante grande de critérios pelos quais esses ou aqueles projetos de sistemas solares são classificados. No entanto, para os aparelhos que você pode usar com as próprias mãos e usar para abastecimento de água quente e aquecimento, o mais racional é a separação por tipo de líquido de refrigeração.
Portanto, os sistemas podem ser líquidos e ar. O primeiro tipo é mais frequentemente aplicável.
Além disso, uma classificação é frequentemente usada de acordo com a temperatura na qual os nós de trabalho do coletor podem aquecer:
- Baixa temperatura. Opções que podem aquecer o líquido de refrigeração a 50ºС. Eles são usados para aquecer a água em recipientes de irrigação, em banheiros e chuveiros no verão e para aumentar o conforto nas noites frescas de primavera e outono.
- Temperatura média. Forneça uma temperatura do líquido de arrefecimento de 80ºС. Eles podem ser usados para aquecimento de ambiente. Essas opções são mais adequadas para organizar casas particulares.
- Alta temperatura. A temperatura do líquido de arrefecimento nessas instalações pode chegar a 200-300ºС. São utilizados em escala industrial, são instalados em oficinas de produção de calor, edifícios comerciais, etc.
Nos sistemas solares de alta temperatura, é utilizado um processo bastante complexo de transferência de energia térmica. Além disso, eles ocupam um espaço impressionante, que a maioria dos amantes da vida no campo não pode pagar.
O processo de fabricação é demorado, a implementação requer equipamentos especializados. É quase impossível criar de forma independente essa variante do sistema solar.
Manifold feito à mão
Fazer um dispositivo solar com suas próprias mãos é um processo emocionante que traz muitos benefícios. Graças a ele, é possível aplicar racionalmente a radiação solar livre, para resolver vários problemas econômicos importantes. Analisaremos as especificidades da criação de um coletor plano que forneça água aquecida ao sistema de aquecimento.
Materiais de bricolage
O material mais simples e acessível para a auto-montagem do corpo do coletor solar é um bloco de madeira com uma placa, madeira compensada, placas OSB ou opções semelhantes. Em alternativa, pode ser utilizado um perfil de aço ou alumínio com folhas semelhantes. A caixa de metal custará um pouco mais.
Os materiais devem cumprir os requisitos para estruturas externas. A vida do coletor solar varia de 20 a 30 anos.
Portanto, os materiais devem ter um certo conjunto de características operacionais que permitirão o uso da estrutura durante todo o período.
Se o estojo for de madeira, a durabilidade do material poderá ser alcançada impregnando com emulsões de polímero de água e revestindo com tintas e vernizes.
O princípio básico que deve ser seguido ao projetar e montar um coletor solar é a disponibilidade de materiais em termos de preço e capacidade de compra. Ou seja, eles podem ser encontrados em venda gratuita ou feitos independentemente dos meios improvisados disponíveis.
Nuances de isolamento térmico
Para evitar a perda de energia térmica, o material isolante é montado na parte inferior da caixa. Pode ser poliestireno ou lã mineral. A indústria moderna produz uma gama bastante extensa de materiais de isolamento.
Para isolar a caixa, você pode usar opções de isolamento de alumínio. Assim, é possível fornecer isolamento térmico e reflexão da luz solar a partir da superfície da folha.
Se uma placa rígida de espuma de poliestireno ou poliestireno expandido for usada como material de isolamento, as ranhuras podem ser cortadas para colocar o sistema de bobina ou tubo.Normalmente, o absorvedor de coletor é colocado no topo do isolamento e firmemente fixado na parte inferior do corpo de uma maneira que depende do material usado na fabricação do corpo.
Dissipador de calor para coletor solar
Este é um elemento absorvente. É um sistema de tubos em que o líquido de refrigeração é aquecido e as peças são fabricadas com mais frequência a partir de folhas de cobre. Os materiais ideais para a fabricação de um dissipador de calor são considerados tubos de cobre.
Os artesãos domésticos inventaram uma opção mais barata - um trocador de calor em espiral da tubos de polipropileno.
Uma solução interessante para o orçamento é um absorvedor do sistema solar a partir de um tubo de polímero flexível. Acessórios adequados são usados para conectar os dispositivos de entrada e saída.A seleção de meios improvisados a partir dos quais o trocador de calor do coletor solar pode ser feito é bastante ampla. Pode ser o trocador de calor de uma geladeira antiga, canos de água de polietileno, radiadores de painel de aço, etc.
Um critério importante para a eficiência é a condutividade térmica do material do qual o trocador de calor é feito.
Para autoprodução, o cobre é a melhor opção. Possui uma condutividade térmica de 394 W / m². Para o alumínio, esse parâmetro varia de 202 a 236 W / m².
No entanto, a grande diferença na condutividade térmica entre tubos de cobre e polipropileno não significa que um trocador de calor com tubos de cobre produza centenas de vezes grandes volumes de água quente.
Sob condições iguais, o desempenho de um trocador de calor de tubo de cobre será 20% mais eficiente do que o desempenho das opções de metal-plástico. Assim, os trocadores de calor feitos de tubos de polímero têm direito à vida. Além disso, essas opções serão muito mais baratas.
Independentemente do material do tubo, todas as juntas, soldadas e rosqueadas, devem ser herméticas. Os tubos podem ser colocados paralelos um ao outro e na forma de uma bobina.
O esquema do tipo de bobina reduz o número de conexões - isso reduz a probabilidade de vazamentos e fornece um movimento mais uniforme do fluxo do líquido de refrigeração.
A parte superior da caixa na qual o trocador de calor está localizado é fechada com vidro. Como alternativa, você pode usar materiais modernos, como análogo acrílico ou policarbonato monolítico. O material translúcido pode não ser liso, mas ondulado ou fosco.
Este tratamento reduz a refletividade do material. Além disso, este material deve suportar tensões mecânicas significativas.
Nos projetos industriais de tais sistemas solares, é usado vidro solar especial. Esse vidro é caracterizado por um baixo teor de ferro, o que proporciona menor perda de calor.
Tanque de armazenamento ou tanque avançado
Como tanque de armazenamento, você pode usar qualquer capacidade com um volume de 20 a 40 litros. Uma série de tanques um pouco menores, conectados por tubos em uma cadeia serial, funcionará. Recomenda-se isolar o tanque de armazenamento, a água aquecida ao sol em um tanque sem isolamento perderá rapidamente energia térmica.
De fato, o transportador de calor no sistema de aquecimento solar deve circular sem acúmulo, porque a energia térmica recebida deve ser consumida durante o período de recebimento.O tanque de armazenamento serve como um distribuidor de água aquecida e uma câmara de vala, que mantém a estabilidade da pressão no sistema.
Etapas de montagem solar
Após a fabricação do coletor e a preparação de todos os elementos estruturais do sistema, você pode prosseguir para a instalação direta.
O trabalho começa com a instalação de uma câmara avançada, que, em regra, é colocada no ponto mais alto possível: no sótão, torre independente, viaduto, etc.
Durante a instalação, deve-se notar que, depois de encher o sistema com líquido de arrefecimento, essa parte da estrutura terá um peso impressionante. Portanto, você deve verificar a confiabilidade da sobreposição ou reforçá-la.
Após a instalação do tanque, continue com a instalação do coletor. Este elemento estrutural do sistema está localizado no lado sul. O ângulo de inclinação em relação ao horizonte deve ser de 35 a 45 graus.
Depois de instalar todos os elementos, eles são amarrados com tubos, conectando-se a um único sistema hidráulico. A estanqueidade do sistema hidráulico é um critério importante do qual depende a operação efetiva do coletor solar.
Para conectar elementos estruturais em um único sistema hidráulico, são usados tubos com uma polegada e meia de diâmetro. Um diâmetro menor é usado para organizar a parte de pressão do sistema.
Sob a parte de pressão do sistema entende-se a entrada de água na câmara e a retirada do líquido de refrigeração aquecido no sistema de aquecimento e no fornecimento de água quente. O restante é montado usando tubos de diâmetro maior.
Para evitar a perda de energia térmica, os tubos devem ser cuidadosamente isolados. Para esse fim, você pode usar versões de poliestireno, lã de basalto ou folhas de materiais isolantes modernos. O tanque de armazenamento e a câmara de avanço também estão sujeitos ao procedimento de aquecimento.
A opção mais simples e acessível para o isolamento térmico de um tanque de armazenamento é a construção de uma caixa em torno dele, de compensado ou placas. O espaço entre a caixa e o recipiente deve ser preenchido com material de isolamento. Pode ser escória, uma mistura de palha com argila, serragem seca, etc.
Teste antes do comissionamento
Depois de instalar todos os elementos do sistema e aquecer algumas das estruturas, você pode começar a encher o sistema com líquido de arrefecimento. O enchimento inicial do sistema deve ser feito através do bico localizado na parte inferior do coletor.
Ou seja, o enchimento é realizado de baixo para cima. Graças a essas ações, a provável formação de congestionamentos de ar pode ser evitada.
Água ou outro líquido refrigerante entra na câmara. O processo de enchimento do sistema termina quando a água começa a vazar do tubo de drenagem da câmara dianteira.
Usando a válvula de bóia, você pode ajustar o nível ideal de fluido na câmara dianteira. Depois de encher o sistema com líquido de arrefecimento, ele começa a aquecer no coletor.
O processo de aumento da temperatura ocorre mesmo com tempo nublado. O líquido de refrigeração aquecido começa a subir para o topo do tanque de armazenamento. O processo de circulação natural ocorre até que a temperatura do líquido de refrigeração que entra no radiador esteja alinhada com a temperatura do transportador que sai do coletor.
Com o fluxo de água no sistema hidráulico, a válvula de bóia localizada na câmara dianteira será acionada. Assim, um nível constante será mantido. Nesse caso, a água fria que entra no sistema estará localizada na parte inferior do tanque de armazenamento. O processo de mistura de água fria e quente praticamente não ocorre.
No sistema hidráulico, é necessário prever a instalação de válvulas de corte, o que impedirá a circulação reversa do líquido de refrigeração do coletor para o reservatório. Isso ocorre quando a temperatura ambiente cai abaixo da temperatura do líquido de refrigeração.
Tais válvulas são geralmente usadas à noite e à noite.
A conexão aos locais de consumo de água quente é realizada usando misturadores padrão. Torneiras simples convencionais são evitadas. Em dias ensolarados, a temperatura da água pode chegar a 80 ° C - usar essa água diretamente é inconveniente. Assim, as torneiras economizarão significativamente a água quente.
O desempenho desse aquecedor solar de água pode ser aprimorado com a adição de seções adicionais do coletor. O design permite montar de duas a um número ilimitado de peças.
A base desse coletor solar para aquecimento e fornecimento de água quente é o princípio do efeito estufa e o chamado efeito termossifão. O efeito estufa é usado no design do elemento de aquecimento.
Os raios do sol passam livremente pelo material transparente da parte superior do coletor e são convertidos em energia térmica.
A energia térmica está em um espaço confinado devido à tensão da seção do duto do coletor. O efeito do termossifão é usado no sistema hidráulico quando o refrigerante aquecido sobe, deslocando o refrigerante e forçando-o a se mover para a zona de aquecimento.
Desempenho do coletor solar
O principal critério que afeta o desempenho dos sistemas solares é a intensidade da radiação solar. A quantidade de incidente de radiação solar potencialmente útil em uma área específica é chamada de insolação.
O valor da insolação em diferentes pontos do globo varia em uma faixa bastante ampla. Para determinar os indicadores médios desse valor, existem tabelas especiais. Eles exibem a insolação solar média para uma determinada região.
Além do valor da insolação, a área e o material do trocador de calor também afetam o desempenho do sistema. Outro fator que afeta o desempenho do sistema é a capacidade do tanque de armazenamento. A capacidade ideal do tanque é calculada com base na área dos adsorvedores do coletor.
No caso de um coletor plano, essa é a área total de tubos que estão na caixa coletora. Esse valor, em média, é igual a 75 litros de volume do tanque por um m² de área do tubo coletor. A capacidade de armazenamento é um tipo de bateria térmica.
Preços de Aparelhos de Fábrica
A maior parte do custo financeiro da construção desse sistema está na fabricação de colecionadores. Isso não é surpreendente, mesmo em projetos industriais de sistemas solares, cerca de 60% do custo recai sobre esse elemento estrutural. Os custos financeiros dependerão da escolha de um material.
Deve-se notar que esse sistema não é capaz de aquecer a sala; isso só ajudará a economizar em custos, ajudando a aquecer a água no sistema de aquecimento.Dados os custos de energia bastante altos gastos no aquecimento da água, um coletor solar integrado ao sistema de aquecimento reduz significativamente esses custos.
Para sua fabricação, são utilizados materiais bastante simples e acessíveis. Além disso, esse design é completamente não volátil e não requer manutenção técnica. A manutenção do sistema é reduzida à inspeção e limpeza periódicas do vidro do coletor contra contaminação.
Informações adicionais sobre a organização do aquecimento solar na casa são apresentadas em este artigo.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
O processo de fabricação de um coletor solar elementar:
Como montar e comissionar o sistema solar:
Naturalmente, um coletor solar não será capaz de competir com modelos industriais. Usando materiais improvisados, é bastante difícil alcançar a alta eficiência que os desenhos industriais possuem. Mas os custos financeiros serão muito menores em comparação com a compra de plantas prontas.
No entanto sistema de aquecimento solar caseiro aumentar significativamente o nível de conforto e reduzir o custo de energia gerado pelas fontes tradicionais.
Tem experiência na construção de um coletor solar? Ou tem dúvidas sobre o material? Por favor, compartilhe informações com nossos leitores. Você pode deixar comentários no formulário abaixo.
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Tudo isso é bom, mas em nosso país como é legalmente, eu me pergunto? Suponha que eu tenha construído tudo, feito, tudo funcione, e então um vizinho a quem eu não tinha dado cem rublos uma vez veria todo o sistema e começaria - alguns órgãos de controle, outros, se não a polícia. Ainda não é suficiente para obter uma multa ou pior. Então, a princípio, seria bom conhecer o lado legal da questão.
Leonid, por que você pode ser condenado? Para consumo gratuito de calor solar?
Haveria um homem, mas pelo que existe.
Olá
Você levantou uma questão muito interessante e importante. Até o momento, não existe uma única lei na Rússia que estabeleça claramente os direitos e obrigações dos proprietários de painéis solares. As pessoas jurídicas que utilizam a energia solar se referem à Lei Federal nº 7, de 10 de janeiro de 2002, relativa à segurança ambiental de empresas industriais e ao “Programa Estadual de Apoio à Pesquisa Científica e Educação Ambiental dos Cidadãos”. Não existe uma única palavra sobre indivíduos como proprietários de equipamentos na Lei Federal.
A prática jurídica mostra que os proprietários particulares de painéis solares enfrentam esse problema: a bateria é instalada na fachada ou no telhado de um edifício residencial, o que levanta questões da Inspetoria de Habitação territorial. Nesse caso, as autoridades são orientadas pelo fato de a bateria alterar a aparência do edifício, e isso nem sempre é possível. Portanto, se você instalou ou planeja instalar uma bateria solar em um prédio, recomendo que você obtenha permissão do departamento de arquitetura da autoridade territorial.Como regra, o problema é resolvido de forma positiva e rápida.
Observe também que você só pode usar a energia recebida dos painéis solares para satisfazer suas necessidades domésticas e domésticas. Se você pretende vender excesso de eletricidade, por exemplo, a um vizinho, é necessário se registrar como membro do mercado varejista de eletricidade e concluir um contrato com o comprador. Tal norma é explicitada no parágrafo 64 da Lei Federal Nº 7.
Outra nuance: se a bateria estiver conectada ao sistema de fornecimento de energia, a conexão deverá ser "após o medidor"; caso contrário, você poderá ser acusado de roubar energia.
Olá. Não há proibições legalmente documentadas sobre a instalação e o uso de coletores solares e outros recursos naturais - neve, ar, vento, chuva.
E você dá cem rublos a um vizinho, e isso é tudo, não haverá problemas.
Não se preocupe. Amanhã o vizinho voltará. Afinal, você dá 100 rublos?
Economizar energia é uma obrigação. No entanto, existem várias limitações para coletores solares e painéis solares: elas são eficazes apenas em regiões com um número suficiente de dias ensolarados. Além disso, não se esqueça da necessidade de refletir e organizar meios de proteger essas baterias contra granizo. Entre outras coisas, também é necessário organizar e realizar a limpeza regularmente.
Eugene, mas não se trata necessariamente da substituição completa de todo o aquecimento por coletores solares. Na dacha, na vila no verão (especialmente onde há problemas com a fonte de alimentação), é um modelo de trabalho. Especialmente para aquecer água. Se o tanque de armazenamento com bom isolamento térmico, de manhã haverá água morna para lavar ou tomar banho. E - de graça!
A conversa sobre o lado legal da questão me lembrou uma história engraçada sobre uma mulher que privatizou o Sol e agora pretende cobrar pelo seu uso :)) Brincamos que queríamos imputar uma ação judicial pelos danos à saúde causados por superaquecimento neste verão e pela seca.
O estado não tolerará o consumo de energia livre das pessoas, incluindo a energia solar.
Você pode rir, mas se você fornecer totalmente sua casa com energia solar, existem órgãos que vão parar com isso.
Há cerca de 25 anos, fiquei surpreso que na Europa eles usem água através de um medidor, mas agora isso é engraçado para você?
E onde o estado realmente? Por quase 30 anos, todos os serviços públicos e administrativos trabalham de forma independente e não pertencem ao estado. Parece a todos os "partidários que é hora de deixar a floresta", o sistema mudou há muito tempo.
As empresas regionais de energia são responsáveis pelo fornecimento de energia. Os assentamentos são feitos através do Energosbyt. São empresas de ações conjuntas que pagam impostos ao Estado, mas não são subordinadas. A propósito, você também paga impostos ao Estado, mas ele não decide onde e como você trabalhará.
"Cerca de 25 anos atrás, fiquei impressionado com isso ..." Parece-me que havia contas de serviços públicos naquele momento e ninguém as cancelou em nenhuma situação. E pela energia solar recebida por sua usina pessoal, ninguém precisa pagar. Bem, a menos que você possa vendê-lo. Somente nesse caso, você pode ser obrigado a pagar IMPOSTO de renda. Nada mais.