Escalfador d’aigua solar: instal·lació de bricolatge

El nivell de desenvolupament de les tecnologies i materials moderns és tan alt que per no utilitzar l’energia del sol, això no és raonable pel que fa al punt financer i penal en relació amb el medi ambient. Malauradament, l’adquisició de plantes industrials per generar electricitat i calor és irracional pel seu elevat cost. No obstant això, hi ha una solució: fabricar un col·lectiu solar productiu amb les seves pròpies mans a partir de materials que es poden trobar a la ferreteria més propera.

Finalitat del col·lector solar, els seus avantatges i desavantatges

Un escalfador d'aigua solar (col·lector solar líquid) és un dispositiu que utilitza l'energia del sol per escalfar el refrigerant. S'utilitza per a la calefacció, l'organització de subministrament d'aigua calenta, escalfament d'aigua en piscines, etc.

El col·lector solar proporcionarà a la casa aigua calenta i calor.

Els requisits previs per a l'ús d'un escalfador d'aigua amb el medi ambient és el fet que la radiació solar cau sobre la Terra durant tot l'any, encara que es diferencia en intensitat a l'hivern com a l'estiu. Així, per a les latituds mitjanes, la quantitat diària d’energia a la temporada de fred arriba a 1-3 kW * h per 1 m 2, mentre que en el període de març a octubre aquest valor varia de 4 a 8 kW * h / m.². Si parlem de les regions del sud, les xifres es poden augmentar de forma segura entre un 20 i un 40%.

Com veieu, l’eficiència de la instal·lació depèn de la regió, però fins i tot al nord del nostre país, el col·lector solar proporcionarà la necessitat d’aigua calenta, el principal és que hi ha menys núvols al cel. Si parlem del carril mitjà i les regions del sud, la instal·lació que treballa des del Sol podrà substituir la caldera i cobrir les necessitats del medi de calefacció a l’hivern. Per descomptat, estem parlant d’escalfadors d’aigua productius de diverses desenes de metres quadrats.

Estalviar diners amb el pressupost familiar ajudarà a la bateria solar. Per fer-ho tu mateix ajudarà el següent material:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html

Taula: Distribució de l’energia solar per regió

Els col·lectors solars construïts a casa no es poden comparar amb els aparells fabricats a la fàbrica, però una instal·lació solar casolana reduirà el cost de l’aigua de calefacció per a usos domèstics i estalviarà l’electricitat quan es connecta a una rentadora i rentaplats.

Avantatges dels escalfadors solars d'aigua:

• disseny relativament senzill;
• alta fiabilitat;
• funcionament eficient independentment de la temporada;
• llarga vida útil;
• la possibilitat d’estalviar gas i electricitat;
• no cal el permís per instal·lar equips;
• pes lleuger;
• facilitat d’instal·lació;
• plena autonomia.

Pel que fa als aspectes negatius, una sola instal·lació per produir energia alternativa no pot prescindir d’ells. En el nostre cas, els inconvenients són:

• alt cost dels equips de fàbrica;
• dependència de l'eficiència del col·lector solar respecte a l'època de l'any i la latitud geogràfica;
• exposició a la calamarsa;
• despeses addicionals per a la instal·lació d’un dipòsit d’emmagatzematge de calor;
• dependència de l’eficiència energètica del dispositiu de la nuvolositat.

El col·lector solar de fàbrica s’assembla a un dissenyador, amb el qual podeu muntar ràpidament la instal·lació del rendiment requerit

Tipus de calefactors solars: l'elecció del disseny per a l'autoproducció

Segons la temperatura que desenvolupin els escalfadors solars, es distingeixen:

• dispositius a baixa temperatura: dissenyats per escalfar líquids fins a 50 ° C;
• captadors solars de temperatura mitjana: augmenten la temperatura de l’aigua de sortida fins a 80 ° C;
• instal·lacions a alta temperatura: escalfeu el refrigerant fins a un punt d’ebullició.

A casa, podeu construir un escalfador d’aigua solar del primer o segon tipus. Per a la fabricació d’un col·lector d’altes temperatures, caldrà equipament industrial, noves tecnologies i materials costosos.

Per disseny, tots els captadors solars líquids es divideixen en tres tipus:

• escalfadors d'aigua plana;
• dispositius de termosifó al buit;
• helioconcentradors.

El col·lector solar pla és una caixa aïllada a la calor. Al seu interior hi ha instal·lada una placa que absorbeix la llum i un contorn tubular. El panell absorbent (absorbent) té una major conductivitat tèrmica. A causa d'això, és possible aconseguir la màxima transferència d'energia al refrigerant que circula pel circuit de l'escalfador d'aigua. La simplicitat i eficiència de les plantes planes es reflecteix en nombrosos dissenys desenvolupats per artesans.

Dins d’un col·lector solar pla: una placa que absorbeix la llum i un circuit tubular

El principi de funcionament dels escalfadors solars amb buit es basa en l'efecte d'un termos. El disseny es basa en desenes de matràs de vidre dobles. El tub exterior està fabricat en vidre temperat resistent als impactes que resisteix graus i vent. El tub interior té un recobriment especial per augmentar l’absorció de llum. L’aire es bomba fora de l’espai entre els elements de la bombeta, cosa que evita la pèrdua de calor. Al centre de l'estructura passa un circuit tèrmic de coure ple d'un refrigerant de baixa ebullició (freó): és l'escalfador del col·lector solar de buit. En el procés, el fluid del procés s’evapora i transfereix l’energia tèrmica del fluid de procés al circuit principal. En aquest sentit, s'utilitza més sovint anticongelant. Aquest disseny garanteix el rendiment del sistema a temperatures inferiors a -50 ºC. És difícil construir una instal·lació a casa, per la qual cosa hi ha algunes estructures casolanes de tipus buit.

Al cor del disseny del col·lector solar de buit: molts flascons de vidre dobles

L’helioconcentrador té bàsicament un mirall esfèric capaç d’enfocar la radiació solar fins a un punt. L’escalfament de líquids es produeix en un circuit metàl·lic en espiral, que es col·loca al focus de la instal·lació. L’avantatge dels concentradors solars és la capacitat de desenvolupar temperatures elevades, però la necessitat d’un sistema de seguiment del Sol redueix la seva popularitat entre els fabricants casolans.

No és una tasca fàcil construir un concentrador solar productiu a casa

Per a la fabricació a casa, s’adapten els escalfadors solars plans construïts amb materials aïllants a la calor, vidre amb alta transmitància i amortidors de coure.

El dispositiu i principi de funcionament d’un col·lector solar pla

L'escalfador d'aigua solar casolà consta d'un marc (caixa) de fusta plana amb una paret posterior en blanc. A la part inferior es troba l’element principal del dispositiu: l’absorbidor. Molt sovint es fa d’una xapa metàl·lica unida a un col·lector tubular. L’eficiència de la transferència d’energia depèn del contacte de la placa absorbent amb els tubs de l’intercanviador de calor, per tant aquestes parts es solden o es solden amb una costura continua.

El circuit líquid en si és un conjunt de tubs muntats verticalment. A les parts superior i inferior estan connectades a canonades horitzontals de diàmetre augmentat, destinades a subministrar i seleccionar refrigerant. L'entrada i la sortida del líquid estan disposades en diagonal, per la qual cosa es garanteix una eliminació de calor completa dels elements de l'intercanviador de calor. L'anticongelant per a sistemes de calefacció o altres solucions no congelants s'utilitza com a transportador de calor.

L’absorbidor està cobert de pintura que absorbeix la llum, es col·loca el vidre a sobre i la caixa està protegida amb una capa d’aïllament tèrmic. Per simplificar la tasca, l’àrea de vidre es divideix en parts i, per augmentar la productivitat, s’utilitzen finestres de doble vidre. El disseny tancat crea un efecte termo al col·lector solar i alhora evita la pèrdua de calor a causa del vent, la pluja i altres factors externs.

El sol és una font d’energia disponible per a qualsevol persona. Aquest article ajudarà a equipar el col·lector solar:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

El calefactor solar funciona així:

1. El fluid no congelant escalfat al col·lector solar s’eleva pels tubs i entra al dipòsit d’emmagatzematge de calor a través de la branca de transferència de calor.
2. Movent-se pel bescanviador de calor instal·lat a l’interior del dipòsit d’emmagatzematge, l’anticongelant produeix calor a l’aigua.
3. El fluid de treball refrigerat entra a la part inferior del circuit solar de l'escalfador d'aigua.
4. L’aigua escalfada al dipòsit s’eleva i es pren per les necessitats del subministrament d’aigua calenta. La reposició del líquid al dipòsit d’emmagatzematge de calor es produeix a causa del subministrament d’aigua connectat a la part inferior. Si el col·lector solar funciona com a escalfador del sistema de calefacció, s'utilitza una bomba de circulació per circular aigua en un circuit secundari tancat.

El moviment constant del refrigerant i la presència d’un acumulador de calor permet acumular energia mentre el sol brilla i passar-la gradualment fins i tot quan l’estrella s’amaga darrere de l’horitzó.

L'esquema de connexió del col·lector solar al dipòsit d'emmagatzematge no és tan complicat

Opcions d’instal·lació solar casolanes

Una característica dels escalfadors solars d'aigua és que gairebé tots els dispositius tenen el mateix disseny d'una caixa aïllada tèrmicament. Sovint el bastidor s’assembla a partir de fusta i es recobreix amb llana mineral i pel·lícula reflectant de la calor. Pel que fa a l’absorbidor, per a la seva producció s’utilitzen canonades metàl·liques i de plàstic, així com components preparats per a equips domèstics innecessaris.

Des d’una mànega de jardí

Una mànega de jardí o una canonada d'aigua de PVC plegada per un caragol tenen una gran superfície, que permet utilitzar un circuit similar com a escalfador d'aigua per a les necessitats d'una dutxa exterior, una cuina o una calefacció de piscina. Per descomptat, per a aquests propòsits és millor agafar materials negres i assegureu-vos d’utilitzar el dipòsit d’emmagatzematge, en cas contrari l’absordor es sobreescalfarà a la màxima calor de l’estiu.

Col·lectora plana de mànega de jardí: la forma més fàcil d’escalfar l’aigua de la piscina

Des del condensador d'un refrigerador vell

Un intercanviador de calor extern d’un refrigerador o congelador que ha caducat és un absorbent ja preparat d’un captador solar. L'únic que queda per fer és equipar-lo amb una làmina que absorbeix la calor i instal·lar-la a la carcassa. Per descomptat, el rendiment d’aquest sistema serà reduït, però a la temporada càlida, el calefactor d’aigua de les parts de l’equipament de refrigeració cobrirà les necessitats d’aigua calenta d’una petita casa de camp o casa rural.

L’intercanviador de calor d’un antic refrigerador és un amortidor gairebé preparat per a un petit escalfador solar

Des d’un radiador pla del sistema de calefacció

La fabricació d’un col·lector solar a partir d’un radiador d’acer no requereix ni tan sols la instal·lació d’una placa absorbent. N’hi ha prou amb cobrir l’aparell amb pintura negra resistent a la calor i muntar-la en una caixa tancada. La productivitat d’una instal·lació és més que suficient per a un sistema d’aigua calenta. Si feu diversos escalfadors d'aigua, podeu estalviar en escalfar la casa en temps assolellat i fred. Per cert, una instal·lació solar muntada des de radiadors escalfarà els safareigs, un garatge o un hivernacle.

El radiador d’acer del sistema de calefacció servirà de base per a la construcció d’un escalfador d’aigua ecològic

De tubs de polipropilè o polietilè

Les canonades de metall-plàstic, polietilè i polipropilè, així com accessoris i dispositius per a la seva instal·lació, permeten construir els contorns dels sistemes solars de qualsevol mida i configuració. Aquestes plantes tenen un bon rendiment i s’utilitzen per escalfar habitacions i produir aigua calenta per a les necessitats de la llar (cuina, bany, etc.).

L’avantatge d’un col·lector solar fet de canonades de plàstic és el baix cost i la facilitat d’instal·lació

De tubs de coure

Els absorbents construïts a partir de plaques i tubs de coure tenen la major transferència de calor, per la qual cosa s'utilitzen amb èxit per escalfar el medi de calefacció dels sistemes de calefacció i en el subministrament d'aigua calenta. Els desavantatges dels col·lectors de coure inclouen els elevats costos de mà d’obra i el cost dels materials.

L'ús de tubs de coure i plaques per a la fabricació de l'absorbidor garanteix un alt rendiment solar

El mètode de càlcul del captador solar

El càlcul del rendiment del captador solar solar es basa en el fet que cada instal·lació de 1 sq. M en un dia clar representa entre 800 i 1 mil watts d’energia tèrmica. Les pèrdues d’aquesta calor al revers i a les parets de l’estructura es calculen pel coeficient d’aïllament tèrmic de l’aïllament utilitzat. Si s'utilitza escuma de poliestirè, el coeficient de pèrdua de calor és de 0,05 W / m × ° C. Amb un gruix de material de 10 cm i una diferència de temperatura de 50 ° C dins i fora de l'estructura, la pèrdua d'energia tèrmica és de 0,05 / 0,1 × 50 = 25 W. Tenint en compte les parets laterals i les canonades, aquest valor es duplica. Així, la quantitat total d’energia sortint serà de 50 W per 1 m2 de superfície del escalfador solar.

Per escalfar 1 litre d’aigua per grau, caldrà 1,16 W d’energia tèrmica, per tant, per al nostre model de col·lector solar amb una superfície d’1 metre quadrat i una diferència de temperatura de 50 ° C, podrem obtenir un coeficient de productivitat condicional de 800 / 1,16 = 689,65 / kg × ° C. Aquest valor mostra que una instal·lació d’un metre quadrat escalfarà 20 litres d’aigua a 35 ° C en una hora.

El càlcul de la productivitat requerida d’un escalfador d’aigua solar es realitza segons la fórmula W = Q × V × δT, on Q és la capacitat de calor de l’aigua (1,16 W / kg × ° C); V - volum, l; δT és la diferència de temperatura a l'entrada i a la sortida de la instal·lació.

Les estadístiques diuen que per a un adult es requereixen 50 litres d’aigua calenta al dia. De mitjana, per al subministrament d’aigua calenta n’hi ha prou amb augmentar la temperatura de l’aigua en 40 ° C, que, quan es calcula segons aquesta fórmula, requereix un consum d’energia W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Per conèixer la zona del col·lector solar, aquest valor s’ha de dividir per la quantitat d’energia solar per 1 metre quadrat de superfície en una latitud geogràfica determinada.

Càlcul dels paràmetres solars requerits

Realització d’un escalfador d’aigua solar amb un amortidor de coure

El col·lector solar proposat per a la fabricació en un dia assolellat a l’hivern escalfa l’aigua a una temperatura per sobre dels 90 ° C, i en temps ennuvolat - fins a 40 ° C. Això és suficient per proveir d’aigua calenta a la casa. Si voleu escalfar casa vostra amb energia solar, necessitareu diverses d’aquestes instal·lacions.

L’energia solar s’adapta idealment per fer funcionar una bomba de bombament d’aigua. Aquí es descriuen els matisos de fabricació d'aquesta unitat:https://aquatech.tomathouse.com/ca/vodosnab/nasos/nasosy-montazh/samodelnyj-nasos-dlya-otkachki-vody.html

Materials i eines necessàries

Per fer un escalfador d’aigua necessitareu:

• xapa de coure amb un gruix mínim de 0,2 mm de mida 0,98 × 2 m;
• tub de coure Ø10 mm, longitud 20 m;
• Tub de coure de Ø22 mm de 2,5 m de llargada;
• 3 / 4˝ fil - 2 peces;
• Endoll 3 / 4˝ - 2 peces;
• soldadura suau SANHA o POS-40 - 0,5 kg;
• flux;
• productes químics per ennegrir l'absorbidor;
• Placa OSB de 10 mm de gruix;
• racons de mobles - 32 peces;
• Llana de basalt de 50 mm de gruix;
• aïllant que reflecteix la calor de les làmines amb un gruix de 20 mm;
• carril 20x30 - 10m;
• segell de porta o finestra - 6 m;
• vidre de la finestra amb un gruix de 4 mm o finestra de doble vidre 0,98x2,01 m;
• cargols auto-punxants;
• pintura.

A més, prepareu les següents eines:

• trepant elèctric;
• un conjunt de broques per a metall;
• "Corona" o fresa per a fusteria Ø20 mm;
• tallador de canonades;
• cremador de gas;
• respirador;
• pinzell;
• joc de tornavís o de cargols;
• trencaclosques elèctric.

Per segar el circuit, també necessitareu un compressor i un manòmetre dissenyats per a una pressió de fins a 10 atmosferes.

Un simple cremador de gas és adequat per a soldadura suau

Instruccions per al progrés del treball

1. Mitjançant un tallador de canonades, es talla un tub de coure a trossos. Obtindreu 2 parts Ø22 mm 1,25 m de llargada i 10 elements Ø10 mm 2 m de llarg.
2. En canonades gruixudes, treureu-les des de la vora de 150 mm i realitzeu 10 perforacions de Ø10 mm cada 100 mm.
3. Els tubs prims s’insereixen als forats obtinguts de manera que surtin cap a dins cap més gran d’1-2 mm. En cas contrari, apareixerà una resistència hidràulica excessiva al radiador.
4. Amb un cremador de gas, pistola d'aire calent i soldadura, totes les parts del radiador estan interconnectades.
   

   El circuit col·lector solar funciona sota pressió, de manera que es presta una atenció especial a la estanquitat de les connexions

    

   Per muntar el radiador, podeu utilitzar accessoris especials, però en aquest cas, el cost del sistema solar augmentarà significativament. A més, les juntes desplegables no garanteixen l'estanquitat de l'estructura amb càrregues termodinàmiques variables.

5. Els endolls i els fils es solden per parelles a les canonades de 3/4 de longitud de les diagonals del radiador.
6. Després d’haver tancat el fil de sortida amb un endoll, es posa un cargol a l’entrada del col·lector muntat i es connecta un compressor.
   

   El compressor està connectat mitjançant un fitting

7. El radiador es col·loca en un recipient amb aigua i el compressor bomba una pressió de 7-8 atm. A causa de les bombolles que pugen a les juntes, jutgen l'estanquitat de les juntes soldades.
   

   Si no s'ha trobat un contenidor adequat per comprovar el col·lector, podeu muntar-lo amb les vostres pròpies mans. Per fer-ho, a partir dels mitjans improvisats (fusta serrada, maó, etc.) feu una caixa o una tanca simple i tapeu-la amb embolcall de plàstic.

8. Després de comprovar l'estanquitat, el radiador s'asseca i desgreixa. Després procedeix a la soldadura de la xapa de coure. La fulla absorbent als tubs ha de ser una costura contínua al llarg de tota la longitud de cada element del circuit de coure.
   

   La soldadura de la banda absorbent es realitza mitjançant una costura continua

9. Atès que l’absorbidor del col·lector solar és de coure, es pot utilitzar un negre en lloc de pintar.Això us permetrà obtenir un recobriment selectiu real a la superfície, com el que s’obté a la fàbrica. Per a això, s'aboca una solució química escalfada al dipòsit per comprovar l'estanquitat i es posa l'absorbidor cap avall. Durant la reacció, la temperatura dels reactius es manté de qualsevol manera possible (per exemple, bombejant constantment la solució a través d’un recipient amb una caldera).
   

   El negre del coure és una de les etapes més importants de la fabricació d’un absorbent

    

   Com a líquid per a l'ennegriment químic, podeu utilitzar una solució d'hidròxid de sodi (60 g) i persulfat de potassi o sulfat d'amoni (16 g) en aigua (1 l). Recordeu que aquestes substàncies són perilloses per als humans i que el procés d’oxidació del coure està associat a l’alliberament de gasos nocius. Per tant, l’ús d’equips de protecció: un respirador, ulleres i guants de goma és obligatori, i el treball en si es fa millor a l’aire lliure o en una zona ben ventilada.

10. A la fulla OSB, es detallen els detalls per muntar el cos captador solar: el fons és 1x2 m, els laterals 0,16x2 m, la superior 0,18x1 m i la inferior 0,17x1 m del panell, i dues parets de suport 0,13x0,98 m.
11. Una barana de 20 x 30 mm es talla a trossos: 1,94 m - 4 ulls. i 0,98 m - 2 peces.
12. A les parets laterals es realitzen forats Ø20 mm per a les canonades d’entrada i sortida, i de 3-4 forats Ø8 mm per a microventilació es realitzen a la part inferior del col·lector.
    

    Els forats són necessaris per a la microventilació.

13. A les particions, es fan talls sota els tubs absorbents.
14. S'uneix un bastidor de suport a partir de baranes de 20x30 mm.
15. Utilitzant racons de mobles i cargols auto-punxants, el marc està revestit amb panells OSB. En aquest cas, les parets laterals han de descansar a la part inferior, cosa que evitarà que el cos es desviï. El panell inferior es baixa a 10 mm de la resta per cobrir-lo amb vidre. D’aquesta manera s’evitarà que les precipitacions entrin al marc.
16. Instal·leu particions internes.
    

    En el cas del muntatge, han d'utilitzar una casella de construcció, en cas contrari, el disseny pot resultar massa suau

17. La part inferior i els costats del cos estan aïllats amb llana mineral i estan recoberts d’un rotlle de material que reflecteix la calor.
    

    És millor utilitzar llana mineral amb impregnació hidrofugant

18. L’absorbidor es col·loca a l’espai preparat. Per fer-ho, desmuntem un dels panells laterals que després s’hi posen.
    

    Esquema del “pastís” intern del colector solar

19. A una distància d'1 cm de la vora superior de la caixa, el perímetre interior de l'estructura es revesteix amb una franja de fusta de 20x30 mm de manera que el seu costat ample toqui les parets.
20. Al voltant del perímetre de goma de segellat enganxada.
    

    Per a l'estanquitat utilitzeu un segell de finestra convencional

21. Vidre apilat o una finestra de doble vidre, el contorn també està enganxat amb segellat de finestra.
22. L’estructura està premsada amb una cantonada d’alumini, en la qual els forats per cargols auto-punxants són perforats prèviament. En aquesta fase, el muntatge del col·leccionista es considera complet.
    

    Muntat, el gruix del col·lector solar és d’uns 17 cm

Per evitar la humitat i les fuites de calor, en totes les fases, les juntes i juntes de les parts es tracten amb segellant de silicona. Per protegir l'estructura de les precipitacions, la fusta està recoberta d'una composició especial i es pinta amb esmalt.

Característiques de la instal·lació i el funcionament de col·lectors de calefacció líquids

Per col·locar el col·lector solar, s’escull un espai ampli que no enfosqueixi tota l’horari diürn. El suport o el bastidor de muntatge estan fets de barres de fusta o de metall de tal manera que la inclinació del escalfador d'aigua es pot ajustar de 45 a 60 graus des de l'eix vertical.

Per instal·lar un escalfador d’aigua solar, munta el bastidor de suport

Connexió a una caldera de calefacció indirecta o bé es acumula acumulador de calor mitjançant accessoris roscats i tubs de coure, metall-plàstic o polipropilè de diverses capes. Es recobren amb una capa d’aïllament tèrmic.

Esquema de connexió d’un escalfador solar en un sistema amb moviment forçat del refrigerant

El dipòsit d'emmagatzematge per reduir la pèrdua de calor es posa el més a prop possible de la instal·lació. Segons les condicions, s’organitza la circulació natural o forçada del refrigerant. En aquest darrer cas, s’utilitza un controlador amb un sensor de temperatura incrustat al tub de sortida. El bombeig del fluid de treball al llarg del circuit s’encendrà quan la temperatura assoleixi el valor programat.

Un sistema operatiu estacionalment es carrega d'aigua, mentre que l'ús d'un escalfador solar d'aigua durant tot l'any requereix l'ús de líquid sense congelació. Una opció ideal és un anticongelant especial per a sistemes solars, però també s’estalvien líquids destinats a radiadors d’automòbils o sistemes de calefacció domèstics.

Vídeo: escalfador solar d'aigua

Construir un col·lector solar no només és una activitat interessant i emocionant. Un escalfador d’aigua estalviarà el vostre pressupost familiar i demostrarà que podeu protegir el medi ambient no només en paraules, sinó també en actes reals.