Fontes alternativas de energia salvarão o mundo! Escolhendo um coletor solar para aquecimento residencial
Coletor solar – uma estrutura técnica que converte energia solar em calor.
Sistemas solares baseados nesses dispositivos podem ser encontrados cada vez mais em casas de campo hoje em dia.
Ao instalar tal sistema em uma casa, a fonte de calor é a natureza, o que significa que custos de energia térmica para uma vida confortável, em algumas condições, são praticamente iguais a zero.
Características de um coletor solar como dispositivo para aquecimento de uma casa
Um coletor solar é um dispositivo que opera absorvendo radiação solar e transferindo sua energia usando um fluido de transferência de calor.
O projeto do sistema solar consiste nos seguintes elementos:
- Absorvente solar (painel).
- Tanque de armazenamento.
- Unidades de abastecimento e drenagem de água.
- Reguladores e sensores.
Princípio de funcionamento consiste em captar os raios solares com um painel e convertê-los em energia térmicaA energia acumulada atua sobre o líquido transportador de calor (água ou anticongelante). O líquido transportador de calor entra no reservatório de água e libera energia. O sistema é acionado por um regulador especial.
Passando pelo circuito de troca de calor - um sistema de tubos, O líquido aquecido libera calor no ar. E, graças a isso, aquece o ambiente. No reservatório, devido ao calor fornecido, é criada uma reserva de água quente para uso futuro. Graças ao sistema de isolamento térmico, a água aquecida pelo sol é armazenada até o momento em que precisa ser utilizada.
Para manter a temperatura da água necessária no tanque, o sistema equipado com sensores e bombas especiais para circulação forçadaEm versões mais simples, a circulação ocorre devido à gravidade natural.
Os sistemas solares modernos são atualmente utilizados como elementos principais e auxiliares de equipamentos de aquecimento. Como principal fonte de calor, o sistema solar pode ser utilizado exclusivamente nas regiões do sul, onde há sol suficiente durante todo o ano.
Instalando um coletor solar em uma casa permite que você se beneficie de:
- Conquistando independência energética.
- Reduzir os custos de compra de gás e eletricidade para aquecimento e fornecimento de água quente.
- Disponibilidade.
- Durabilidade. Vida útil de um coletor pelo menos 20-25 anos.
- Sem sujeira ou desperdício.
- Reduzir a carga na rede elétrica da casa.
Os sistemas solares também apresentam algumas desvantagens:
- Alto custo do equipamento. O período de retorno do sistema é de aproximadamente 7 a 10 anos.
- Dependência das condições climáticas. Em algumas regiões, a energia solar não é fornecida regularmente, de modo que o sistema não consegue operar no modo necessário. Nas regiões do norte, a eficiência do coletor solar é muito baixa e os custos de instalação não são recuperados.
Tipos de dispositivos de aquecimento: princípios de operação e regras de instalação
Dependendo do tipo de absorvedor - painel solar, os coletores são divididos em três tipos.
Absorção de luz plana
O painel deste modelo é uma caixa plana de alumínio com superfície preta e isolamento térmico na parte inferior. revestido com vidro temperado e propilenoglicolEla absorve os raios solares.
A vantagem deste tipo de coletor é o seu baixo custo. A desvantagem é a alta perda de calor e a baixa eficiência. Um dispositivo plano pode falhar quando a temperatura do ar cai. até menos 25 grausSua eficiência depende do ângulo de incidência dos raios solares.
Foto 1. Componentes (indicados por setas) do projeto de um coletor solar plano absorvedor de luz.
Regras de instalação
O painel coletor plano pode ser instalado no telhado em qualquer ângulo e, em seguida, ajustado de acordo com as condições climáticas para aumentar a área de absorção solar. Para garantir a eficiência ideal no verão, o painel é instalado em um ângulo de 55 graus, no inverno - 35 graus.
Importante! Ao instalar, é necessário levar em consideração que o painel não deve ficar sombreado por objetos estranhos. acima de 20 graus da borda inferior. Ao instalar múltiplas placas, os requisitos de sombra também devem ser levados em consideração.
O painel é fixado em suportes ou em perfis instalados adicionalmente. Uma das opções instalações — nivelados com a inclinação do telhado. Neste caso, os painéis são fixados ao revestimento do telhado. As juntas entre eles e o material de cobertura são seladas com selante. Esta opção de instalação só é possível em telhados inclinados com ângulo não menos que 30 graus.
A instalação dos tubos coletores requer aberturas no telhado. As fissuras no telhado devem ser seladas com selante. As tubulações podem ser instaladas em uma parede vertical, dispensando a perfuração do telhado.
O tanque de reserva e o tanque de aquecimento indireto são geralmente instalados próximos a um aquecedor de água comum. Todas as partes do sistema coletor são conectadas entre si. tubulação principal com conexão roscada.
Vácuo
Dispositivo com eficiência de até 85%. Pode operar em quaisquer condições climáticas, mesmo na presença de luz solar. Consiste em um conjunto de tubos, que são frascos duplos que absorvem calor. O frasco interno contém um absorvedor de metal e um tubo com líquido.
Foto 2. Coletor solar a vácuo instalado no telhado de uma casa. O dispositivo é composto por vários tubos.
Entre os dois frascos, há um espaço livre no qual se forma um vácuo. Devido ao vácuo, é produzido o isolamento térmico do frasco interno. Há 2 tipos de coletores de vácuo:
- Direto — onde o líquido de arrefecimento flui diretamente para os tubos absorvedores.
- Com tubo de calor - forma vapores que transferem calor através do líquido de arrefecimento.
A principal desvantagem de tal coletor — alto custo e necessidade de instalação de bomba elétrica para circulação forçada.
Regras de instalação
O cumprimento das recomendações para a instalação de um coletor de vácuo é fundamental para o seu funcionamento correto e eficiente. Tubulações galvanizadas ou de polímero não podem ser utilizadas neste tipo de sistema solar. Isso se deve ao fato de que, em climas quentes, a água dentro do coletor pode aquecer. até 300 graus. somente tubos de cobre ou aço são usados para instalar o coletor de vácuo. Durante a instalação, as seguintes recomendações devem ser seguidas:
- O ângulo do painel coletor quando instalado no telhado deve corresponder à latitude geográfica da área.
- Em espaços abertos, o coletor é instalado próximo ao objeto que consome seu calor.
- O ângulo de incidência do sol para um funcionamento adequado deve ser 90 graus.
- A possibilidade de sombreamento deve ser completamente eliminada.
É difícil obter a inclinação correta do painel coletor de vácuo ao longo do ano. Portanto, recomenda-se instalação de estruturas móveis, quando o ângulo pode ser alterado conforme necessário.
Nas regiões do norte, são instalados coletores de vácuo quase vertical, para usar a luz refletida pela neve no inverno.
Nesse caso, a melhor opção é instalar o coletor na parede da casa. A instalação baixa permite reduzir a distância entre o painel e o reservatório, o que ajuda a reduzir a perda de calor.
Referência. Adicional aquecimento elétrico e a gás está sendo instalado após a instalação completa do coletor de vácuo. Neste caso, a conexão paralela deve ser excluída. Fontes de calor adicionais devem operar de forma autônoma, em caso de aquecimento insuficiente por meio de raios solares.
Ar
Funciona circulando ar aquecido, que se move pelo sistema com a ajuda de um ventilador ou naturalmente. Com a troca natural de calor, o ar quente, após liberar calor, desce e o ar aquecido sobe. Este é o projeto mais simples, mas sua capacidade não é suficiente para aquecer a casa durante a estação fria. Tais construções podem ser utilizadas para aquecer pequenas casas de verão durante a baixa temporada.
Coletor de ar consiste nas seguintes partes:
- Um invólucro selado para colocação de componentes ativos.
- O absorvedor de energia solar é um painel prateado dentro do gabinete.
- Isolamento externo - vidro temperado para proteger o absorvedor.
- Material isolante térmico.
A vantagem de um coletor solar de ar é na simplicidade do projeto e na ausência do risco de congelamento do líquido e formação de vazamentosColetor de ar. Além de aquecer a casa, pode desempenhar a função de reduzir a umidade do ambiente. Desvantagem: eficiência extremamente baixa.
Foto 3. Coletores solares de ar instalados na parede da casa. Este método de instalação é o mais eficaz.
Regras de instalação
Instale o coletor de ar apenas no lado sul da casa. Desvios para leste ou oeste não deve exceder 40 graus. Ângulo de inclinação - 35-45 graus. A instalação vertical do coletor de ar na parede da casa é a mais vantajosa, pois aumenta sua eficiência.
Do lado da localização do painel dois furos são feitos na parede, uma sobre a outra, para inspirar e expirar o ar. Um ventilador é fixado na abertura inferior e puxa o ar para fora do cômodo. O ar aquecido entra na casa pela abertura superior.
Atenção! Comprimento dos dutos de ar não deve exceder 5 metrosSe o ar quente for transportado por longas distâncias, um ventilador adicional deverá ser instalado. A circulação natural do ar não será possível neste caso.
O coletor é fixado à parede por meio de buchas e conectado aos tubos do duto de ar. Na saída do duto de ar instalar uma válvula de retenção, o que impedirá a passagem de ar quando o ventilador não estiver funcionando à noite ou em tempo nublado.
Vídeo útil
Assista a um vídeo que fala sobre as características do aquecimento e aquecimento de água usando coletores solares no inverno.
Avalie os benefícios antes da instalação
Fornecimento completo de água quente e aquecimento com coletor solar possível apenas nas regiões do sulNas latitudes do norte, as estruturas só podem ser utilizadas como um suplemento ao aquecimento principal, e isso deve ser levado em consideração na compra de equipamentos. Na maioria das regiões russas, com invernos com muita neve e falta de sol, os sistemas solares só podem ser usados na primavera e no verão para aquecer água. Para aquecimento, isso é praticamente inútil.
Comentários
Com este sistema, economizo até 40% em gás, já que o aquecimento principal está ligado e só funciona quando a temperatura da casa cai devido à falta de sol. Apesar dessa economia, o sistema ainda não se pagou em 2 anos de uso; segundo meus cálculos, o retorno deve ser em 1,5 a 2 anos.