¿En qué medida es conveniente utilizar fuentes alternativas de energía térmica para la organización de la calefacción? Actualmente, se utilizan ampliamente dos tipos de suministro de calor: geotermia y heliosistema. Este último es el más popular. ¿Cómo hacer calefacción solar en casa con tus propias manos: colectores, baterías y diagramas de instalación?
Usar energía solar para calefacción
Uno de los principios que definen la construcción de cualquier sistema de calefacción es la conveniencia. Esos. todas las inversiones deberían amortizar en un cierto período de tiempo. En este sentido, calentar una vivienda con energía solar es la inversión más eficiente y económicamente beneficiosa.
La energía solar es esencialmente una fuente de calor gratuita. Se puede usar de varias maneras: para equipar un sistema de calefacción o para hacer un sistema autónomo de suministro de agua caliente. Si estudia cuidadosamente las revisiones sobre calefacción de paneles solares, puede identificar una dependencia interesante. Cuanto más profesional sea la calefacción (colectores de fábrica, calefacción adicional, control electrónico), mayor será la eficiencia del suministro de calor.
¿De qué formas puede tener lugar la transformación de la energía solar en energía térmica?
- Batería de calefacción solar - como una de las formas de obtener energía eléctrica. La radiación actúa sobre una matriz de células fotoeléctricas de resistencia, como resultado de lo cual se genera un voltaje en el circuito. En el futuro, esta corriente se puede utilizar para conectarse a aparatos de calefacción eléctricos;
- Calefacción moderna de una casa particular. colectores solares... En este caso, hay una transferencia directa de energía térmica de la radiación solar al refrigerante. Este último está ubicado en un sistema de tuberías ubicado en un recinto sellado especial.
La calefacción con energía solar es más eficiente en la última forma. De esta forma, se puede evitar una conversión de energía adicional. El sol afectará directamente al refrigerante, aumentando su temperatura. Sin embargo, calentar con energía solar con tus propias manos mediante baterías eléctricas es más versátil, ya que la electricidad se puede utilizar para hacer funcionar otros aparatos eléctricos de la casa. La elección está determinada por el presupuesto y la capacidad requerida del sistema.
Al instalar el panel solar, se debe observar un cierto ángulo de inclinación. Dependiendo de la temporada, debe ser de 30 ° (verano) y 70 ° (invierno).
La relevancia de la organización del sistema solar.
Antes de comprar o fabricar un convertidor usted mismo, debe averiguar si calentar una casa privada con paneles solares será lo suficientemente eficiente. Para hacer esto, es necesario realizar un análisis detallado de todos los factores que afectan la eficiencia del sistema futuro.
Para empezar, se determina el indicador de insolación solar. Esta es la cantidad de energía solar que cae a la superficie de la tierra en una región en particular. El grado de calentamiento del refrigerante o la cantidad de corriente generada dependerá de esto.Lo ideal es que los radiadores solares para calefacción doméstica funcionen independientemente de la temporada. Sin embargo, de hecho, este no es siempre el caso.
Además, un sistema de calefacción solar pasivo puede cambiar su eficiencia debido al ángulo de inclinación del panel. También depende de la temporada. Para determinar la energía teóricamente posible, puede utilizar los datos de la tabla.
Ya sobre la base de estos datos, es posible calcular el colector solar para calefacción, teniendo en cuenta sus características técnicas y operativas. Pero además de esto, se deben tener en cuenta tales factores:
- Localización de la casa... La caída de los rayos del sol no debe ser impedida por objetos naturales o artificiales: montañas, casas altas, bosques altos, etc.
- Lugar de instalación... La calefacción solar combinada requerirá un gran espacio, de 2 a 10 m². La mayoría de las veces, el techo de la casa se usa para esto. Además, debe estar adaptado para la instalación de colectores o paneles solares;
- Potencia calorífica requerida... A menudo, los sistemas de calefacción solar para una casa privada se utilizan como auxiliares.
Solo después de este análisis puede comenzar a elegir un esquema específico para calefacción alternativa en el hogar. Las pérdidas de calor en la casa se calculan preliminarmente, se determina el modo térmico óptimo de calefacción. Si el colector solar en el sistema de calefacción es auxiliar, se agrega el mismo indicador del sistema de suministro de calor principal a su potencia nominal.
Al calcular, debe tener en cuenta el peso del equipo. La superficie del techo debe poder soportar esta carga.
Paneles solares para calefacción
A menudo existe confusión: los colectores solares también se denominan baterías. Pero en la práctica, es el primer tipo de equipo que se utiliza con mayor frecuencia para organizar la calefacción del hogar con energía solar.
El principio de funcionamiento de calentar una casa privada con paneles solares es convertir la energía térmica en energía eléctrica. Para ello, se proporcionan los siguientes componentes en el diseño del panel:
- Fotocélulas... Cuando la luz del sol los golpea, se forma una llamada fotocorriente;
- Funda protectora transparente... Evita daños a las fotocélulas;
- Convertidores de corriente eléctrica - inversores, transformadores, baterías, etc.
Esos. de hecho, una batería de calefacción solar es un gran cargador. En primer lugar, está destinado a obtener energía eléctrica barata. Su uso como uno de los elementos calefactores no es práctico. Para suministrar calor a una casa con una superficie de 60 m² con una tasa de aislamiento normal, se necesitarán 6 kW de energía térmica por hora. Una batería de calefacción solar estándar con un tamaño de 284 * 254 mm tiene una potencia específica de 5 W / h. Esos. para proporcionar suministro de calor, se requiere un área de cobertura de batería de 82 m².
Como puede verse en los cálculos, esto es más que impráctico. Es por eso que prefieren hacer un colector solar para calentar con sus propias manos o comprar configuraciones de fábrica.
En lugar de calentar una casa privada con paneles solares, se pueden utilizar como fuente de electricidad barata para hacer funcionar electrodomésticos de bajo consumo.
Elegir un colector solar
Se recomienda la instalación de colectores para una calefacción solar eficiente. Son un sistema de tuberías por donde fluye el refrigerante. Para protección y mejor focalización de la energía solar, la estructura está protegida por un panel de vidrio transparente.
Para aumentar el funcionamiento eficiente del equipo, es posible utilizar varios tipos de refrigerante en él, que no cambiarán sus propiedades bajo la influencia de temperaturas negativas. Esto es importante para las regiones con inviernos fríos.Además, es necesario analizar cuidadosamente las ofertas en el mercado y elegir el diseño óptimo.
Actualmente, los fabricantes ofrecen varias formas de organizar la calefacción de una casa privada con colectores solares:
- Colectores de vacío... La mejor opción para organizar un sistema de calefacción solar pasivo. Se caracterizan por una ausencia casi total de pérdidas de calor;
- Colectores planos... Una opción económica para la calefacción solar. Son un sistema de tuberías protegidas por un material transparente. La mayoría de las veces se utilizan para el suministro de agua caliente en verano. La aplicación de calefacción solar combinada requiere tener en cuenta el programa de temperatura en invierno y una cuidadosa selección del portador de calor.
La elección está determinada en gran medida por cálculos preliminares: la potencia requerida y la frecuencia de funcionamiento del suministro de calor. Como opción económica, puede considerar la posibilidad de autoproducción de colectores planos para calentar con energía solar con sus propias manos.
Al elegir un diagrama de cableado, se debe tener en cuenta el área de la estructura. Tendrá un cierto índice de resistencia al viento.
Colectores de vacío para calefacción
Uno de los problemas del uso de radiadores solares para calentar una casa son las grandes pérdidas de calor. Se deben a las peculiaridades de la operación: el panel debe ubicarse fuera de la habitación climatizada para absorber la energía solar. Para abordar este problema, se ha desarrollado un colector solar de vacío para el sistema de calefacción.
El diseño de los colectores de vacío consta de una carcasa exterior y un sistema de tubos de vidrio interior. Para un mejor aislamiento, las tuberías están separadas del entorno externo por una capa intermedia de vacío con aire enrarecido. De hecho, toda la instalación es un gran termo transparente.
La especificidad de un colector solar de vacío en un sistema de calefacción es la siguiente:
- Uso de un líquido especial con un umbral de ebullición bajo como portador de calor. En este caso, hay una transferencia más eficiente de energía térmica a través del intercambiador de calor al medio de calentamiento principal: el agua;
- Aplicación en la superficie interior de un recubrimiento especial que aumenta la capacidad de absorción de la energía solar térmica;
- Independencia del trabajo de la temperatura del aire exterior.
Para el funcionamiento normal del sistema, será necesario garantizar un aislamiento térmico confiable del intercambiador de calor. También debe aislar la tubería en los lugares donde pasa a través de habitaciones sin calefacción: un ático, un pastel para techos. Se pueden utilizar esquemas estándar para calcular el colector solar para calefacción. Pero hay que tener en cuenta que su funcionamiento será ineficaz cuando la temperatura del refrigerante en el circuito descienda a + 22 ° C.
En invierno, es necesario limpiar la superficie del recolector de la capa de nieve. Por lo tanto, debe pensar de antemano en una forma de realizar este evento.
Colectores solares planos para calefacción
Para crear un sistema de calefacción solar para una casa privada con costos mínimos, los colectores planos se instalan con mayor frecuencia. Se diferencian de los de vacío en su diseño simplificado. Sin embargo, esto aumenta los requisitos para su funcionamiento.
El colector plano también tiene un sistema de tuberías interno. Sin embargo, está hecho de tubos de cobre o plástico. Para la protección se utiliza policarbonato o vidrio templado. La superficie interior está aislada con aislamiento: lana mineral o espuma. Bajo la influencia de la luz solar, los tubos se calientan y, como resultado, aumenta la temperatura del refrigerante.
Existen severas restricciones operativas para un colector solar plano en un sistema de calefacción:
- Solo se puede utilizar anticongelante como refrigerante.De lo contrario, el agua se congelará y la tubería colapsará;
- Para una mejor circulación durante la transferencia de calor, se debe instalar una bomba;
- A temperaturas por debajo de -10 ° C, la eficiencia del sistema cae drásticamente.
Debido a este último factor, no se recomienda organizar el suministro de calor de la casa con energía solar utilizando colectores planos en regiones con bajas temperaturas en invierno. Por lo tanto, la mayoría de las veces hacen un colector solar plano para calentar con sus propias manos para el suministro de agua caliente en verano, primavera u otoño.
Los expertos recomiendan realizar el suministro de calor utilizando energía solar basada en colectores planos solo en las regiones del sur del país con inviernos relativamente cálidos.
Colector solar de bricolaje
Cabe señalar de inmediato que un colector de bricolaje no funcionará para proporcionar calefacción con energía solar. Para hacer esto, debe usar el esquema para la producción de una estructura de vacío discutida anteriormente. Pero en casa es casi imposible hacerlo debido a la falta del equipo y los consumibles necesarios. Por lo tanto, consideraremos una de las formas más simples de hacer una batería de calefacción solar para el suministro de agua caliente.
Para la producción, necesitará los siguientes consumibles:
- Lámina de policarbonato celular... Para el suministro de agua caliente a una cabaña de verano o una casa pequeña con un colector solar para calentar con sus propias manos, será suficiente una hoja de 2 * 1 m de tamaño;
- Tubería, accesorios y mangueras flexibles de PVC... Con su ayuda, se fabricará y suministrará al consumidor un sistema de circulación de agua caliente;
- Perfil de marco para paneles de yeso y láminas de espuma.... Se requieren para crear un recinto protector en un sistema de calefacción solar pasivo.
El panal debe colocarse horizontalmente para un mejor calentamiento del agua. Luego se realizan cortes longitudinales en tuberías de PVC. El agua caliente de una lámina de policarbonato fluirá a través de ellos. Se instala una hoja en los cortes resultantes. No debe entrar completamente en la tubería.
Con la ayuda de una pistola térmica, se aíslan las costuras. Sin esta herramienta, existe una alta probabilidad de fugas en el suministro de calefacción y agua caliente de la casa con colector solar. Antes de la instalación en el marco, es imperativo realizar pruebas de estanqueidad estructural. Para hacer esto, llénelo con agua y verifique visualmente si hay fugas.
Para la fabricación del marco, se requieren perfiles de paneles de yeso galvanizados. Realizarán funciones de protección similares al cuerpo de un radiador solar para calentar una cabaña de verano. Se instala una capa de aislamiento debajo de la lámina de policarbonato, luego se coloca un colector solar de fabricación propia. Para un calentamiento más eficiente, se recomienda pintar la hoja de negro.
Al calcular un colector solar para el suministro de calor, se tiene en cuenta la posición del sol en un determinado momento del día. La mayor eficiencia se logra cuando el ángulo de incidencia de los rayos es estrictamente perpendicular a la superficie de la estructura.
La mejor opción es utilizar sistemas de calefacción solar para una casa particular como auxiliares. Para una mejor eficiencia, se recomienda instalar un acumulador de calor. El agua que contiene se calentará desde el colector durante el día y, en la oscuridad, la energía térmica acumulada se transferirá al refrigerante principal del sistema.
El video muestra un ejemplo de cómo hacer un colector solar a partir de tuberías de polímero:
