¡Las energías alternativas salvarán el mundo! Cómo elegir un colector solar para la calefacción del hogar
Colector solar – una estructura técnica que convierte la energía solar en calor.
Hoy en día, los sistemas solares que se basan en estos dispositivos se encuentran cada vez con más frecuencia en las casas de campo.
Al instalar un sistema de este tipo en una vivienda, la fuente de calor es la naturaleza, lo que significa que costos de energía térmica Para una vida cómoda, en ciertas condiciones, son prácticamente iguales a cero.
Características de un colector solar como dispositivo para calentar una casa.
Un colector solar es un dispositivo que funciona absorbiendo la radiación solar y transfiriendo su energía mediante un fluido caloportador.
El diseño del sistema solar consta de los siguientes elementos:
- Absorbedor solar (panel).
- Tanque de almacenamiento.
- Unidades de abastecimiento y drenaje de agua.
- Reguladores y sensores.
Principio de funcionamiento Consiste en captar los rayos solares con un panel y convertirlos en energía térmica.La energía acumulada actúa sobre el líquido caloportador (agua o anticongelante). Este entra en el depósito de agua y libera energía. El sistema se activa mediante un regulador especial.
Pasando por el circuito de intercambio de calor - un sistema de tuberías, El líquido calentado libera calor en el aire. Gracias a esto, calienta la habitación. En el acumulador, gracias al calor suministrado, se crea una reserva de agua caliente para uso futuro. Gracias al sistema de aislamiento térmico, el agua calentada por el sol se almacena hasta el momento en que se necesita.
Para mantener la temperatura del agua requerida en el tanque, el sistema Equipado con sensores y bombas especiales para circulación forzadaEn versiones más simples, la circulación se produce debido a la gravedad natural.
Los sistemas solares modernos se utilizan actualmente como elementos principales y auxiliares de los equipos de calefacción. Como fuente principal de calor, el sistema solar puede utilizarse exclusivamente en las regiones del sur, donde hay suficiente sol todo el año.
Instalación de un colector solar en una casa le permite beneficiarse de:
- Ganando independencia energética.
- Reducir los costes de compra de gas y electricidad para calefacción y suministro de agua caliente.
- Disponibilidad.
- Durabilidad. Vida útil de un colector. Al menos 20-25 años.
- Sin suciedad ni residuos.
- Reducir la carga en la red eléctrica del hogar.
Los sistemas solares también tienen algunas desventajas:
- Alto costo del equipo. El periodo de recuperación del sistema es de aproximadamente 7-10 años.
- Dependencia de las condiciones climáticas. En algunas regiones, el suministro de energía solar no es regular, por lo que el sistema no podrá funcionar en el modo requerido. En las regiones del norte, la eficiencia del colector solar es demasiado baja y los costos de instalación no se amortizan.
Tipos de dispositivos de calefacción: principios de funcionamiento y normas de instalación.
Dependiendo del tipo de absorbedor - panel solar, los colectores se dividen en tres tipos.
Absorbente de luz plano
El panel de este modelo es una caja plana de aluminio con superficie negra y aislamiento térmico en la parte inferior. Superficie recubierto con vidrio templado y propilenglicolAbsorbe los rayos del sol.
La ventaja de este tipo de colector es su bajo costo. La desventaja es la alta pérdida de calor y la baja eficiencia. Un dispositivo plano puede fallar cuando la temperatura del aire baja. hasta menos 25 gradosSu eficiencia depende del ángulo de incidencia de los rayos solares.
Foto 1. Componentes (indicados por flechas) del diseño de un colector solar plano absorbente de luz.
Reglas de instalación
El panel colector plano puede instalarse en el tejado en cualquier ángulo y ajustarse según las condiciones meteorológicas para aumentar el área de absorción solar. Para garantizar una eficiencia óptima en verano, el panel se instala en un ángulo de 55 grados, en invierno - 35 grados.
¡Importante! Durante la instalación es necesario tener en cuenta que el panel no debe quedar sombreado por objetos extraños. por encima de 20 grados Desde el borde inferior. Al instalar varias placas, también deben tenerse en cuenta los requisitos de sombra.
El panel se fija mediante soportes o perfiles instalados adicionalmente. Una de las opciones instalaciones — A ras de la pendiente del tejado. En este caso, los paneles se fijan al revestimiento del tejado. Las juntas entre ellos y el material del tejado se sellan con sellador. Esta opción de instalación solo es posible en tejados inclinados. no menos de 30 grados.
La instalación de los tubos colectores requiere aberturas en el techo. Las grietas del techo deben sellarse con sellador. Las tuberías pueden instalarse en una pared vertical, sin necesidad de perforar el techo.
El tanque de inercia y el tanque de calentamiento indirecto suelen instalarse junto a un calentador de agua convencional. Todos los componentes del sistema colector están conectados entre sí. Tubería principal con conexión roscada.
Vacío
Dispositivo con una eficiencia de hasta el 85%. Puede funcionar en cualquier condición climática con luz solar. Consiste en un conjunto de tubos, que son matraces dobles que absorben el calor. El matraz interior contiene un absorbedor metálico y un tubo con líquido.
Foto 2. Colector solar de vacío instalado en el tejado de una casa. El dispositivo consta de varios tubos.
Entre los dos matraces hay un espacio libre donde se crea un vacío. Gracias al vacío, se produce el aislamiento térmico del matraz interior. 2 tipos de colectores de vacío:
- Directo — donde el refrigerante fluye directamente hacia los tubos absorbedores.
- Con tubo de calor - forma vapores que transfieren calor a través del refrigerante.
La principal desventaja de un colector de este tipo — alto costo y la necesidad de instalar una bomba eléctrica para circulación forzada.
Reglas de instalación
Seguir las recomendaciones para la instalación de un colector de vacío es fundamental para su correcto y eficiente funcionamiento. No se pueden utilizar tuberías galvanizadas ni de polímero para este tipo de sistema solar. Esto se debe a que, con temperaturas altas, el agua del interior del colector puede calentarse. hasta 300 grados.para instalar el colector de vacío se utilizan únicamente tubos de cobre o acero. Durante la instalación se deben seguir las siguientes recomendaciones:
- El ángulo del panel colector al instalarse en el techo debe corresponder a la latitud geográfica de la zona.
- En espacios abiertos, el colector se instala junto al objeto que consume su calor.
- El ángulo de incidencia del sol para un correcto funcionamiento debe ser 90 grados.
- La posibilidad de sombreado debe eliminarse por completo.
Es difícil lograr la pendiente correcta del panel colector de vacío durante todo el año. Por lo tanto, se recomienda instalación de estructuras móviles, cuando el ángulo se puede cambiar según sea necesario.
En las regiones del norte se instalan colectores de vacío casi vertical, para aprovechar la luz reflejada por la nieve en invierno.
En este caso, la mejor opción es montar el colector en la pared de la casa. Un montaje bajo permite reducir la distancia entre el panel y el acumulador, lo que ayuda a reducir la pérdida de calor.
Referencia. Adicional calefacción eléctrica y de gas se está instalando después de la instalación completa del colector de vacíoEn este caso, se debe descartar la conexión en paralelo. Las fuentes de calor adicionales deben funcionar de forma autónoma en caso de calentamiento insuficiente por rayos solares.
Aire
Funciona mediante la circulación de aire caliente, que se mueve por el sistema con la ayuda de un ventilador o de forma natural. Con el intercambio de calor natural, el aire caliente, tras desprender calor, desciende y el aire caliente asciende. Este es el diseño más sencillo, pero... Su capacidad no es suficiente para calentar la casa durante la temporada de frío.Se pueden utilizar tales construcciones Para calentar pequeñas casas de verano durante la temporada baja.
Colector de aire consta de las siguientes partes:
- Una carcasa sellada para colocar componentes activos.
- El absorbedor de energía solar es un panel plateado situado dentro de la caja.
- Aislamiento externo: vidrio templado para proteger el absorbedor.
- Material aislante térmico.
La ventaja de un colector solar de aire es en la simplicidad del diseño y la ausencia de riesgo de congelación del líquido y la formación de fugasColector de aire. Además de calentar la casa, puede reducir la humedad ambiental. Desventaja: eficiencia extremadamente baja.
Foto 3. Colectores solares de aire ubicados en la pared de la casa. Este método de colocación es el más efectivo.
Reglas de instalación
Instale el colector de aire únicamente en el lado sur de la casa. Desviaciones hacia el este o el oeste. no debe exceder los 40 grados. Ángulo de inclinación - 35-45 grados. La instalación vertical del colector de aire en la pared de la casa es la más ventajosa, ya que aumenta su eficiencia.
Desde el lateral de la ubicación del panel Se hacen dos agujeros en la paredUno encima del otro, para tomar y expulsar el aire. Un ventilador, instalado en la abertura inferior, extrae el aire de la habitación. El aire caliente entra en la casa por la abertura superior.
¡Atención! Longitud de los conductos de aire no debe exceder los 5 metrosSi se prevé transportar aire caliente a largas distancias, se debe instalar un ventilador adicional. En este caso, no será posible la circulación natural del aire.
El colector se fija a la pared mediante tacos y se conecta a los conductos de aire. En la salida del conducto de aire... instalar una válvula de retención, lo que evitará que pase el aire cuando el ventilador no esté funcionando durante la noche o en tiempo nublado.
Vídeo útil
Vea un vídeo que habla sobre las características de la calefacción y el calentamiento de agua mediante colectores solares en invierno.
Evalúe los beneficios antes de la instalación
Suministro completo de agua caliente y calefacción con colector solar. Sólo es posible en las regiones del surEn latitudes septentrionales, las estructuras sólo se pueden utilizar como complemento a la calefacción principalY esto debe tenerse en cuenta al comprar el equipo. En la mayoría de las regiones rusas, con sus inviernos nevados y la falta de sol, los sistemas solares solo pueden usarse en primavera y verano para calentar agua. Para la calefacción, esto es prácticamente inútil.
Comentarios
Usar este sistema me permite ahorrar hasta un 40% en gas, ya que la calefacción principal se enciende y funciona solo cuando baja la temperatura de la casa por falta de sol. A pesar de este ahorro, el sistema aún no se ha amortizado en 2 años de uso; según mis cálculos, debería amortizarse en 1,5-2 años más.