É hora de novas fontes de energia! O que há de bom em um coletor solar para aquecimento?

Fontes de energia como eletricidade, carvão e gás estão se tornando cada vez mais caras.

As pessoas precisam pensar mais sobre seu uso sistemas mais ecológicos aquecimento.

É por isso que foi desenvolvido inovação técnica no campo das fontes alternativas de calorPara isso, começaram a ser utilizados coletores solares.

Coletor solar para aquecimento

A superfície deste dispositivo possui baixa refletividade, o que permite a absorção de calor. Para aquecimento do ambiente Este mecanismo utiliza a luz do sol e sua radiação infravermelha.

Para aquecer água e aquecer uma casa, a potência de um simples coletor solar é suficiente. Depende do design da unidade. Uma pessoa pode instalar o equipamento sozinha. Para isso, você não precisa usar ferramentas e materiais caros.

Projeto

A estrutura do equipamento é simples. O dispositivo é uma placa retangular composta por várias camadas:

• Tampa de vidro temperado antirreflexo com moldura;
• absorvedor;
• isolamento inferior;
• isolamento lateral;
• gasoduto;
• cortina de vidro;
• carcaça de alumínio resistente às intempéries;
• conectando mamilos.

O sistema inclui 1-2 colecionadores, um tanque de armazenamento e uma pré-câmara. A estrutura é organizada de forma fechada, de modo que os raios solares apenas penetram nela e se transformam em calor.

Princípio de funcionamento

A base do funcionamento da instalação é o termossifãoO líquido de arrefecimento dentro do equipamento circula de forma independente, o que ajudará a eliminar a necessidade de uma bomba.

A água aquecida tende a subir, empurrando a água fria para longe e transportando-a para a fonte de calor.

O colecionador é um radiador tubular que é montado em uma caixa de madeira, um dos quais é feito de vidro. Tubos de aço são utilizados na fabricação da unidade. A saída e o abastecimento são feitos por tubos utilizados na instalação de abastecimento de água.

O design funciona assim:

1. O coletor converte energia solar em calor.
2. O líquido entra no tanque de armazenamento através da linha de abastecimento.
3. A circulação do líquido de arrefecimento ocorre de forma independente ou com o auxílio de uma bomba elétrica.O líquido na instalação deve atender a vários requisitos: não deve evaporar em altas temperaturas, ser atóxico e resistente ao congelamento. Normalmente, utiliza-se água destilada misturada com glicol. numa proporção de 6:4.

Concentrador solar

Um dispositivo para acumular energia solar, tem a função de refrigerante. Serve para concentrar energia no emissor receptor dentro do produto.

Existem os seguintes tipos:

• concentradores de calha parabólica;
• concentradores de lentes planas (Lentes de Fresnel);
• em lentes esféricas;
• concentradores parabólicos;
• torres solares.

Concentradores refletir a radiação de um plano grande para um pequeno, o que ajuda a atingir altas temperaturas. O líquido absorve calor e o move para o objeto aquecido.

Tipos de coletores solares

Atualmente, existem vários tipos de coletores de aquecimento solar.

Plano, sua instalação com suas próprias mãos

Este dispositivo consiste em um painel no qual uma placa absorvedora é montada. Este tipo de dispositivo é o mais comum. O custo dos aparelhos é acessível e depende do tipo de revestimento, do fabricante, da potência e da área de aquecimento. Os preços dos equipamentos deste tipo são a partir de 12 mil rublos.

Foto 1. Cinco coletores solares planos instalados no telhado de uma casa particular. Os dispositivos estão inclinados.

Âmbito de aplicação

Colecionadores semelhantes são mais frequentemente instalados em residências particulares Para aquecimento de ambientes e fornecimento de água quente. Os aparelhos são adequados para aquecimento de água para um banho de verão na dacha. São adequados para uso em climas quentes e ensolarados.

Design de coletor plano

Composição do dispositivo:

• vidro de proteção;
• tubos de cobre;
• isolamento térmico;
• superfície absorvente com alto grau de absorção;
• estrutura de alumínio.

Um coletor com serpentina tubular é uma opção clássica. Como alternativa em projetos caseiros, são utilizados: material de polipropileno, latas de alumínio para bebidas, mangueiras de jardim de borracha.

A parte inferior e as bordas do sistema devem ser isoladas termicamente. Se o absorvedor estiver em contato com o corpo, pode haver perda de calor. A parte externa do dispositivo é protegida por vidro temperado com propriedades especiais. Anticongelante é usado como transportador de calor.

Princípio de funcionamento

O líquido é aquecido e entra no tanque de armazenamento, de onde é movido para o coletor em forma resfriada. O design é apresentado em duas versões: circuito simples e circuito duplo. No primeiro caso o líquido vai direto para o tanque, no segundo — passa por um tubo fino através da água no recipiente, aquecendo o volume do ambiente. À medida que se move, esfria e retorna ao coletor.

Foto 2. Diagrama e princípio de funcionamento de um coletor solar plano. As setas indicam as partes do dispositivo.

Prós e contras

Unidades deste tipo têm as seguintes vantagens:

• alta produtividade;
• preço baixo;
• operação de longo prazo;
• confiabilidade;
• a possibilidade de automontagem e manutenção.

Os coletores planos são adequados para operação em regiões do sul com climas quentes. A desvantagem deles é Alta resistência ao vento devido à grande superfície, de modo que um vento forte pode arrancar a estrutura. O desempenho cai no inverno frio. O ideal é que a unidade seja instalada no lado sul do terreno ou da casa.

Vácuo

Dispositivo consiste em tubos individuais, unidos na parte superior e formando um único painel. Na verdade, cada um dos tubos é um coletor independente. Trata-se de um tipo moderno e eficiente, adequado para uso mesmo em climas frios. Os dispositivos de vácuo são mais complexos do que os planos, por isso são mais caros.

Foto 3. Coletor solar a vácuo. O dispositivo consiste em vários tubos fixados em uma única estrutura.

Âmbito de aplicação

Eles são aplicados para fornecimento de água quente e aquecimento de grandes áreasSão mais frequentemente utilizados em casas de veraneio e residências particulares. São instalados em fachadas de edifícios, telhados inclinados ou planos e estruturas de suporte especiais. Funcionam em climas frios e com poucas horas de luz do dia, sem comprometer sua eficiência. Devido à sua alta eficiência, também são utilizados em terras agrícolas e empreendimentos industriais. Este tipo é comum em países europeus.

Projeto

O dispositivo inclui:

• tanque de armazenamento de calor (tanque de água);
• circuito de circulação do trocador de calor;
• o próprio colecionador;
• sensores;
• receptor.

O projeto da unidade consiste em uma série de perfis tubulares instalados em paralelo. Os tubos do receptor e de vácuo são feitos de cobre. O bloco de tubos de vidro é separado do circuito externo, o que garante que o coletor não pare de funcionar em caso de falha. 1-2 tubos. O isolamento de poliuretano é usado como proteção adicional.

Princípio de funcionamento

Operação da estrutura com base na condutividade térmica zero de um vácuoUm espaço sem ar é formado entre os tubos, que retém de forma confiável o calor gerado pelos raios solares.

O coletor de vácuo funciona assim:

• a energia solar é recebida por um tubo dentro de uma garrafa térmica;
• o líquido aquecido evapora e sobe para a área de condensação do tubo;
• o refrigerante flui para baixo da zona de condensação;
• o ciclo se repete novamente.

Graças a esse trabalho nível de transferência de calor muito mais alto, e a perda de calor é baixa. A energia é economizada devido à camada de vácuo, que retém o calor de forma eficaz.

Foto 4. Diagrama esquemático do coletor solar a vácuo. Os componentes do dispositivo são indicados por setas.

Prós e contras

Vantagens deste tipo de dispositivos:

• durabilidade;
• estabilidade na operação;
• reparo acessível, é possível substituir apenas um elemento que falhou, e não toda a estrutura;
• baixa resistência ao vento, capacidade de suportar rajadas de vento;
• absorção máxima de energia solar.

O equipamento é caro e só se pagará em poucos anos. após o uso. O custo dos componentes também é alto e sua substituição pode exigir a ajuda de um profissional. O sistema não é capaz de se autolimpar contra gelo, neve e geada.

Tipos de coletores de vácuo

Existem dois tipos de produtos: com fornecimento indireto e direto de calor. O funcionamento de estruturas com fornecimento indireto é realizado pela pressão nas tubulações.

Em dispositivos com fornecimento direto de calor, o recipiente de transporte de calor e os dispositivos de vácuo de vidro são montados na estrutura em um determinado ângulo, por meio de um anel de conexão feito de borracha.

Equipamento conecta-se às linhas de abastecimento de água por meio de uma válvula de fechamento, e o nível de água no tanque é controlado por uma válvula de bloqueio.

Ar

A água tem uma capacidade calorífica muito maior que a do ar. No entanto, seu uso está associado a uma série de problemas domésticos durante a operação (corrosão de tubulações, controle de pressão, alteração no estado agregado). Coletores de ar não tão extravagante, tem um design simples. Os dispositivos não podem ser considerados uma substituição completa para outros tipos, mas são capazes de reduzir os custos de serviços públicos.

Âmbito de aplicação

Equipamentos deste tipo são utilizados no aquecimento do ar das casas, sistemas de desumidificação E para recuperação de ar (processamento). É usado para secar produtos agrícolas.

Projeto

Consiste em:

• adsorvente, um painel absorvedor de calor dentro do gabinete;
• isolamento externo feito de vidro temperado;
• isolamento térmico entre a parede da caixa e o absorvedor;
• carcaça selada.

Foto 5. Coletor solar de ar para aquecimento de uma casa. O dispositivo é fixado verticalmente na parede do edifício.

O dispositivo está localizado próximo ao objeto de aquecimento devido a grandes perdas de calor nos dutos de ar.

Princípio de funcionamento

Ao contrário dos coletores de água, aquecedores de ar não acumulam calor, mas o liberam imediatamente no isolamento. A luz solar atinge a parte externa do dispositivo e o aquece, o ar começa a circular na estrutura e aquece o ambiente.

Você mesmo pode projetar um coletor de ar, usando materiais disponíveis na produção: Latas de cerveja de cobre ou alumínio, painéis de aglomerado, alumínio e chapas metálicas.

Foto 6. Diagrama do coletor solar de ar. O desenho mostra as principais partes do dispositivo.

Prós e contras

Vantagens:

• baixo custo do dispositivo;
• possibilidade de auto-instalação e reparo;
• simplicidade do design.

Desvantagens: escopo de aplicação limitado (apenas aquecimento), baixa eficiência. À noite, o equipamento funcionará para resfriar o ar se não estiver fechado.

Selecionando um kit coletor solar para um sistema de aquecimento

Selecionando um dispositivo depende dos objetivos para os quais o trabalho de design será direcionado. O heliossistema é usado para suportar o ar, fornecer água quente e aquecer a água da piscina.

Poder

Para calcular a potência possível de um sistema solar, você precisa saber 2 parâmetros: insolação solar em uma determinada região em uma determinada época do ano e a área de absorção efetiva do coletor. Esses valores devem ser multiplicados.

É possível usar o coletor no inverno?

Dispositivos de vácuo lidar com o trabalho em climas frios. Plano apresentam baixo desempenho em climas frios e são mais adequados para regiões do sul.

Menos adequado para funcionar em condições frias estrutura de ar porque à noite não consegue aquecer o ar.

Precipitação forte causa transtornos, porque no inverno o equipamento costuma ficar coberto de neve e precisa de limpeza regular. O ar gelado dissipa o calor acumulado e o próprio coletor pode ser danificado pelo granizo.

Levando em conta o âmbito de aplicação

Na indústria, o uso de sistemas solares é mais difundido.A energia solar é utilizada na operação de usinas de energia, geradores de vapor e usinas de dessalinização de água. Coletores a vácuo são frequentemente instalados para aquecimento de água, como em casas de veraneio ou banheiros residenciais, e coletores planos são instalados com menos frequência. Sistemas de ar condicionado ajudam a reduzir o custo do aquecimento, aquecendo o ar durante o dia.

Os coletores de vácuo operam um terço mais eficientemente do que os coletores planos. Ao longo de um ano, a economia pode chegar a 20-25% a mais. A seleção e instalação de coletores tubulares devem ser levadas a sério, pois, em comparação com outros, eles são mais suscetíveis aos efeitos destrutivos da precipitação.

Informações técnicas

Ao adquirir coletores, preste atenção às condições de operação. Os parâmetros mais importantes serão área total de aquecimento, área ativa, indicadores de perda de calor, coeficiente angular, parâmetros de eficiência.

Conhecendo esses dados permitirá que você calcule a produtividade operação de uma unidade específica. O comprador tem o direito de solicitar aos vendedores que forneçam os cálculos relevantes e os certificados disponíveis.

Aquecimento com painéis solares

Em países, onde dois terços dos dias são geralmente claros, instalar painéis solares. Esses dispositivos operam com base no efeito fotoelétrico e convertem a energia solar em calor.

Princípio de funcionamento

Esse Os equipamentos são divididos em autônomos e alimentados pela rede elétricaOs primeiros acumulam energia em dispositivos de armazenamento, o que permite que o aquecimento continue na ausência de luz. Os dispositivos da segunda categoria são conectados à rede elétrica por meio de um inversor especial. Esses equipamentos são bastante confiáveis, mas param de funcionar em caso de falta de energia.

Prós e contras

O uso de painéis solares ajuda a garantir o bom funcionamento dos sistemas de alarme de incêndio, vigilância de segurança e sistemas de aquecimento.

Eles ecologicamente corretos, resistentes ao desgaste e operam silenciosamente.

As desvantagens incluem baixa produtividade., especialmente em climas temperados e frios. Inicialmente, o equipamento requer grandes investimentos e paga lentamente, são necessários uma grande quantidade de equipamentos auxiliares e manutenção qualificada.

Fabricantes populares

Os maiores desenvolvedores de painéis solares do mundo:

• Afiado (Japão);
• Primeira Solar (EUA);
• Suntech Power Co. (China);
• Trina Solar (RPC);
• Energia Verde Yingli (China).

Vídeo útil

Assista a um vídeo que explica como os coletores solares funcionam no inverno.

Benefícios do uso

O fator determinante da funcionalidade dos coletores é região de residência do consumidor. Quanto mais dias ensolarados houver em uma determinada área por ano, maior será a eficiência da unidade. De qualquer forma, usar energia solar para aquecimento permitirá que você reduza os custos de serviços públicos em maior ou menor grau e fique independente dos serviços de aquecimento.