Quão apropriado é usar fontes alternativas de energia térmica para organizar o aquecimento? Atualmente, dois tipos de suprimento de calor são generalizados - sistemas geotérmicos e solares. O último é o mais popular. Como fazer o aquecimento solar em casa com suas próprias mãos: coletores, baterias e diagramas elétricos?
Uso de energia solar para suprimento de calor
Um dos princípios determinantes para a construção de qualquer sistema de aquecimento é a conveniência. Essa. todos os investimentos devem ser pagos em um determinado período de tempo. Nesse sentido, aquecer uma casa com energia solar é o investimento mais eficiente e financeiramente mais rentável.
A energia solar é essencialmente uma fonte livre de calor. Pode ser usado de várias maneiras - para equipar um sistema de aquecimento ou criar um sistema autônomo de abastecimento de água quente. Se você estudar cuidadosamente as avaliações sobre aquecimento de painéis solares, poderá identificar um relacionamento interessante. Quanto mais o aquecimento é feito profissionalmente (coletores de fábrica, aquecimento adicional, controle eletrônico) - maior a eficiência do suprimento de calor.
Quais métodos podem transformar a energia solar em calor?
- Aquecedor solar - como uma das maneiras de produzir energia elétrica. A radiação atua na matriz das fotocélulas do resistor, resultando em tensão no circuito. No futuro, essa corrente pode ser usada para conectar aparelhos de aquecimento;
- Aquecimento moderno de uma casa particular coletores solares. Nesse caso, há uma transferência direta de energia térmica da radiação solar para o líquido de refrigeração. O último está localizado em um sistema de tubulação localizado em um gabinete selado especial.
O mais eficaz é o aquecimento solar da última maneira. Assim, a conversão de energia adicional pode ser evitada. O sol afetará diretamente o líquido de arrefecimento, aumentando sua temperatura. No entanto, o aquecimento da energia solar com suas próprias mãos usando baterias elétricas é mais universal, pois a eletricidade pode ser usada para operar outros aparelhos elétricos em casa. A escolha é determinada pelo orçamento e pela capacidade necessária do sistema.
Durante a instalação da bateria solar, um certo ângulo de inclinação deve ser observado. Dependendo da estação, deve ser de 30 ° (verão) e 70 ° (inverno).
A relevância da organização do sistema solar
Antes de comprar ou fazer o conversor, você deve descobrir se o aquecimento de uma casa particular com painéis solares será bastante eficaz. Para isso, é necessário realizar uma análise detalhada de todos os fatores que afetam a eficiência do futuro sistema.
Para começar, é determinado o indicador de insolação solar. Esta é a quantidade de energia solar que cai na superfície da terra em uma região específica. O grau de aquecimento do líquido de refrigeração ou a quantidade de corrente gerada dependerá disso. Os radiadores solares para aquecimento doméstico devem funcionar idealmente, independentemente da estação do ano. No entanto, de fato, isso está longe de ser sempre o caso.
Além disso, um sistema de aquecimento solar passivo pode alterar sua eficiência operacional devido ao ângulo do painel.Depende da estação. Para determinar a energia teoricamente possível, você pode usar os dados da tabela.
Já com base nesses dados, é possível calcular o coletor solar para aquecimento, levando em consideração suas características técnicas e operacionais. Mas, além disso, os seguintes fatores devem ser considerados:
- Localização da casa. Objetos naturais ou artificiais não devem impedir a queda dos raios do sol - montanhas, casas altas, florestas altas, etc.
- Local para instalação. O aquecimento solar combinado exigirá um grande espaço - de 2 a 10 m². Na maioria das vezes, o telhado da casa é usado para isso. Além disso, deve ser adaptado para a instalação de coletores ou painéis solares;
- Saída de calor necessária. Freqüentemente, sistemas de aquecimento solar de uma casa particular são usados como auxiliares.
Somente após essa análise podemos começar a escolher um esquema de aquecimento alternativo específico para a casa. As perdas de calor na casa são calculadas preliminarmente, o modo térmico ideal de aquecimento é determinado. Se o coletor solar no sistema de aquecimento for auxiliar, o mesmo indicador do sistema principal de fornecimento de calor será adicionado à sua potência nominal.
Ao calcular, é necessário considerar a massa do equipamento. A superfície do telhado deve suportar essa carga.
Painéis solares para aquecimento
Muitas vezes ocorre confusão - os coletores solares também são chamados de baterias. Mas, na prática, o primeiro tipo de equipamento é mais frequentemente usado para organizar o aquecimento da casa com energia solar.
O princípio de aquecer uma casa particular com painéis solares é converter energia térmica em energia elétrica. Para isso, os seguintes componentes são fornecidos no design do painel:
- Fotocélulas. Quando a luz solar entra neles, ocorre a formação da chamada fotocorrente;
- Estojo transparente de proteção. Evita danos às fotocélulas;
- Conversores de corrente elétricos - inversores, transformadores, baterias, etc.
Essa. De fato, uma bateria de aquecimento solar é um ótimo carregador. Primeiro de tudo, ele é projetado para produzir energia elétrica barata. Seu uso como um dos elementos de aquecimento é impraticável. Para aquecer uma casa de 60 m² com uma taxa normal de isolamento, serão necessários 6 kW de energia térmica por hora. Uma bateria de aquecimento solar padrão medindo 284 * 254 mm tem uma potência específica de 5 W / h. Essa. Para garantir o suprimento de calor, é necessária uma cobertura de bateria de 82 m².
Como pode ser visto nos cálculos, isso é mais do que impraticável. É por isso que eles preferem fazer um coletor solar para o seu próprio aquecimento ou comprar configurações de fábrica.
Em vez de aquecer uma casa particular com painéis solares, eles podem ser usados como fonte de eletricidade barata para eletrodomésticos de baixa potência.
Escolha um coletor solar
Para uma operação eficiente de aquecimento usando energia solar, recomenda-se a instalação de coletores. Eles representam um sistema de tubulações através do qual o líquido de refrigeração flui. Para proteção e melhor foco da energia solar, o design é protegido por um painel de vidro transparente.
Para aumentar a operação efetiva do equipamento, vários tipos de líquido de refrigeração podem ser usados nele, que não mudam suas propriedades sob a influência de temperaturas negativas. Isso é importante para regiões com invernos frios. Além disso, é necessário analisar cuidadosamente as ofertas no mercado e escolher o design ideal.
Atualmente, os fabricantes oferecem várias maneiras de organizar o aquecimento de uma casa particular por coletores solares:
- Coletor de vácuo. A melhor opção para organizar um sistema de aquecimento solar passivo. Eles são caracterizados por uma quase completa ausência de perda de calor;
- Coletor plano. Uma opção econômica para aquecimento solar. Eles são um sistema de tubos protegidos por um material transparente. Utilizado com mais frequência para água quente no verão. A aplicação para aquecimento solar combinado exige levar em consideração o cronograma de temperaturas no inverno e uma escolha cuidadosa de refrigerante.
A escolha é amplamente determinada por cálculos preliminares - a potência e a frequência necessárias para o fornecimento de calor. Como opção econômica, você pode considerar a possibilidade de autoprodução de coletores planos para aquecimento com energia solar com suas próprias mãos.
Ao escolher um diagrama de fiação, a área da estrutura deve ser levada em consideração. Ela terá um certo indicador de vento.
Coletores de vácuo para aquecimento
Um dos problemas da operação de radiadores solares para aquecimento de uma casa é uma grande perda de calor. Elas se devem às peculiaridades da operação - o painel deve estar localizado fora da sala aquecida para absorver a energia solar. Para resolver este problema, foi desenvolvido um coletor solar a vácuo para o sistema de aquecimento.
O design dos coletores de vácuo consiste em um invólucro externo e um sistema interno de tubos de vidro. Para melhor isolamento, os dutos são separados do ambiente externo por uma camada de vácuo com ar descarregado. De fato, toda a instalação é uma grande garrafa térmica transparente.
As especificidades do coletor solar a vácuo no sistema de aquecimento são as seguintes:
- O uso de um fluido especial com baixo limiar de ebulição como refrigerante. Nesse caso, uma transferência mais eficiente de energia térmica através do trocador de calor para o principal meio de aquecimento - água;
- Aplicação de um revestimento especial na superfície interna que aumenta a capacidade de absorção de energia solar térmica;
- Independência do trabalho em relação à temperatura do ar externo.
Para o funcionamento normal do sistema, será necessário fornecer um isolamento térmico confiável do trocador de calor. Você também deve isolar o oleoduto em locais que passam por salas sem aquecimento - um sótão, uma torta de cobertura. Para calcular o coletor solar para aquecimento, esquemas padrão podem ser usados. Mas deve-se ter em mente que sua operação será ineficaz quando a temperatura do líquido de arrefecimento no circuito diminuir para + 22 ° C.
No inverno, é necessário limpar a superfície do coletor da capa de neve. Portanto, você precisa pensar antecipadamente em uma maneira de concluir este evento.
Coletores solares planos para aquecimento
Para criar um sistema de aquecimento solar para uma casa particular com custo mínimo, os coletores planos são instalados com mais frequência. Eles diferem do vácuo em um design simplificado. No entanto, isso aumenta os requisitos para sua operação.
O coletor plano também possui um sistema de tubulação interno. No entanto, é feito de tubos de cobre ou polímero. Para proteção, é usado policarbonato ou vidro temperado. A superfície interna é isolada com um aquecedor - lã mineral ou poliestireno. Sob a influência da luz solar, os tubos aquecem e, como resultado, a temperatura do líquido de refrigeração aumenta.
Para um coletor solar plano no sistema de aquecimento, existem restrições operacionais estritas:
- Apenas o anticongelante pode ser usado como transportador de calor. Caso contrário, ocorrerá o congelamento da água e a destruição do oleoduto;
- Para uma melhor circulação durante a transferência de calor, é necessária a instalação de uma bomba;
- Em temperaturas abaixo de -10 ° C, a eficiência do sistema cai significativamente.
Devido a este último fator, não é recomendável organizar o aquecimento da casa com energia solar usando coletores planos em regiões com baixas temperaturas no inverno. Portanto, na maioria das vezes, eles fazem um coletor solar plano para aquecimento do tipo faça você mesmo para o abastecimento de água quente no verão, primavera ou outono.
Os especialistas recomendam fazer o fornecimento de calor usando energia solar baseada em coletores planos apenas nas regiões sul do país com invernos relativamente quentes.
Colecionador de bricolage
Deve-se notar imediatamente que um coletor com suas próprias mãos não funcionará para garantir o aquecimento solar. Para fazer isso, use o design de produção da estrutura de vácuo discutido acima. Mas em casa é quase impossível fazê-lo devido à falta de equipamentos e suprimentos necessários. Portanto, consideramos um dos métodos mais simples para fabricar uma bateria de aquecimento solar para o fornecimento de água quente.
Para a produção, os seguintes consumíveis serão necessários:
- Folha de policarbonato em favo de mel. Para o abastecimento de água quente de uma casa de veraneio ou de uma casa pequena com a ajuda de um coletor solar para auto-aquecimento, basta uma chapa de 2 x 1 m;
- Acessórios para tubos de PVC e mangueiras flexíveis. Com a ajuda deles, será feito um sistema de circulação de água aquecida e seu suprimento ao consumidor;
- Perfil de armação para chapas de drywall e poliestireno. Eles são necessários para criar um compartimento de proteção em um sistema de aquecimento solar passivo.
Os favos de mel devem ser colocados na horizontal para melhor aquecer a água. Em seguida, são feitas seções longitudinais nos tubos de PVC. A água aquecida fluirá de uma folha de policarbonato. Nas seções obtidas, uma folha é instalada. Ele não deve entrar no cano até que ele pare.
Usando uma pistola de calor, as juntas são isoladas. Sem essa ferramenta, há uma alta probabilidade de vazamentos no coletor solar de aquecimento e abastecimento de água quente sanitária. Antes da instalação no quadro, é imperativo realizar um teste de vazamento da estrutura. Para isso, deve ser preenchido com água e verificar visualmente se há vazamentos.
Para a fabricação da estrutura, serão necessários perfis galvanizados para drywall. Eles desempenharão funções de proteção semelhantes ao caso de um radiador solar para aquecimento da casa. Uma camada de isolamento é instalada sob a chapa de policarbonato e, em seguida, um coletor solar feito por si só. Para um aquecimento mais eficiente, recomenda-se que a folha seja pintada de preto.
Ao calcular o coletor solar para suprimento de calor, a posição do sol em um determinado ponto do dia é levada em consideração. A maior eficiência é alcançada quando o ângulo de incidência dos raios é estritamente perpendicular à superfície da estrutura.
A melhor opção é usar os sistemas de aquecimento solar de uma casa particular como auxiliar. Para um melhor desempenho, é recomendável instalar uma bateria térmica. A água será aquecida pelo coletor durante o dia e, no escuro, a energia térmica acumulada será transferida para o principal transportador de calor do sistema.
O vídeo mostra um exemplo de fabricação de um coletor solar a partir de tubos de polímero:
