Em que medida é conveniente usar fontes alternativas de energia térmica para a organização do aquecimento? Atualmente, dois tipos de fornecimento de calor são amplamente utilizados - geotérmico e heliossistema. Este último é o mais popular. Como fazer o aquecimento solar em casa com as próprias mãos: coletores, baterias e esquemas de instalação?
Usando energia solar para aquecimento
Um dos princípios que definem a construção de qualquer sistema de aquecimento é a conveniência. Aqueles. todos os investimentos devem pagar dentro de um certo período de tempo. Nesse sentido, aquecer uma casa com energia solar é o investimento mais eficiente e financeiramente vantajoso.
A energia solar é essencialmente uma fonte gratuita de calor. Pode ser usado de várias maneiras - para equipar um sistema de aquecimento ou para fazer um sistema autônomo de abastecimento de água quente. Se você estudar cuidadosamente os comentários sobre o aquecimento de painéis solares, poderá identificar uma dependência interessante. Quanto mais profissional for o aquecimento (coletores de fábrica, aquecimento adicional, controle eletrônico), maior será a eficiência do fornecimento de calor.
De que forma pode ocorrer a transformação da energia solar em energia térmica?
- Bateria de aquecimento solar - como uma das formas de obtenção de energia elétrica. A radiação atua sobre uma matriz de células fotoelétricas resistentes, como resultado da qual uma voltagem é gerada no circuito. No futuro, esta corrente pode ser usada para conectar aparelhos elétricos de aquecimento;
- Aquecimento moderno de uma casa particular coletores solares... Nesse caso, ocorre uma transferência direta da energia térmica da radiação solar para o refrigerante. Este último está localizado em um sistema de dutos localizado em um compartimento selado especial.
O aquecimento com energia solar é mais eficiente da última forma. Desta forma, a conversão de energia adicional pode ser evitada. O sol afetará diretamente o refrigerante, aumentando sua temperatura. No entanto, o aquecimento com energia solar com as próprias mãos usando baterias elétricas é mais versátil, uma vez que a eletricidade pode ser utilizada para o funcionamento de outros aparelhos elétricos da casa. A escolha é determinada pelo orçamento e pela capacidade necessária do sistema.
Ao instalar o painel solar, um determinado ângulo de inclinação deve ser observado. Dependendo da estação, deve ser 30 ° (verão) e 70 ° (inverno).
A relevância da organização do sistema solar
Antes de comprar ou fazer você mesmo um conversor, verifique se o aquecimento de uma casa particular com painéis solares será eficiente o suficiente. Para fazer isso, é necessário realizar uma análise detalhada de todos os fatores que afetam a eficiência do sistema futuro.
Para começar, o indicador de insolação solar é determinado. Esta é a quantidade de energia solar que atinge a superfície da Terra em uma determinada região. O grau de aquecimento do refrigerante ou a quantidade de corrente gerada dependerá disso.Os radiadores solares para aquecimento doméstico devem funcionar idealmente independentemente da estação do ano. No entanto, na verdade, nem sempre é esse o caso.
Além disso, um sistema de aquecimento solar passivo pode alterar sua eficiência devido ao ângulo de inclinação do painel. Também depende da época. 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, tais fatores devem ser levados em consideração:
- Localização da casa... A queda dos raios do sol não deve ser impedida por objetos naturais ou artificiais - montanhas, casas altas, florestas altas, etc .;
- Lugar 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;
- Produção de calor necessária... Freqüentemente, os sistemas de aquecimento solar para uma casa particular são usados como auxiliares.
Somente após esta análise você pode começar a escolher um esquema específico para aquecimento alternativo em casa. As perdas de calor na casa são calculadas preliminarmente, o modo térmico ideal de aquecimento é determinado. Se o coletor solar do sistema de aquecimento for auxiliar, o mesmo indicador do sistema de alimentação de calor principal é adicionado à sua potência nominal.
Ao fazer o cálculo, é necessário levar em consideração o peso do equipamento. A superfície do telhado deve ser capaz de suportar esta carga.
Painéis solares para aquecimento
Muitas vezes há confusão - os coletores solares também são chamados de baterias. Mas, na prática, é o primeiro tipo de equipamento usado com mais frequência para organizar o aquecimento doméstico com energia solar.
O princípio de funcionamento do aquecimento de uma casa privada com painéis solares é converter a energia térmica em energia elétrica. Para isso, os seguintes componentes são fornecidos no design do painel:
- Fotocélulas... Quando a luz solar os atinge, uma chamada fotocorrente é formada;
- Caixa protetora transparente... Previne danos às fotocélulas;
- Conversores de corrente elétrica - inversores, transformadores, baterias, etc.
Aqueles. na verdade, uma bateria de aquecimento solar é um ótimo carregador. Em primeiro lugar, destina-se à obtenção de energia elétrica barata. Seu uso como um dos elementos de aquecimento é impraticável. Para fornecer calor a uma casa com uma área de 60 m² com uma taxa de isolamento normal, serão necessários 6 kW de energia térmica por hora. Uma bateria de aquecimento solar padrão com um tamanho de 284 * 254 mm tem uma potência específica de 5 W / h. Aqueles. para fornecer o fornecimento de calor, é necessária uma área de cobertura da bateria de 82 m².
Como pode ser visto pelos cálculos, isso é mais do que impraticável. Por isso preferem fazer com as próprias mãos um coletor solar para aquecimento ou adquirir configurações de fábrica.
Em vez de aquecer uma casa particular com painéis solares, eles podem ser usados como uma fonte de eletricidade barata para operar eletrodomésticos de baixa potência.
Escolhendo um coletor solar
A instalação de coletores é recomendada para aquecimento solar eficiente. Eles são um sistema de dutos através dos quais o refrigerante flui. Para proteção e melhor direcionamento da energia solar, a estrutura é protegida por um painel de vidro transparente.
Para aumentar a eficiência do funcionamento do equipamento, é possível utilizar nele diversos tipos de refrigerante, que não alteram suas propriedades sob a influência de temperaturas negativas. Isso é importante para regiões com invernos frios.Além disso, é necessário analisar cuidadosamente as ofertas do mercado e escolher o design ideal.
Atualmente, os fabricantes oferecem várias maneiras de organizar o aquecimento de uma casa particular com coletores solares:
- Coletores de vácuo... A melhor opção para organizar um sistema de aquecimento solar passivo. Eles são caracterizados por uma ausência quase completa de perdas de calor;
- Coletores planos... Uma opção econômica para aquecimento solar. São um sistema de tubos protegidos por um material transparente. Na maioria das vezes, eles são usados para abastecimento de água quente no verão. A aplicação de aquecimento solar combinado exige que se leve em consideração a programação de temperatura no inverno e uma seleção cuidadosa do transportador de calor.
A escolha é amplamente determinada por cálculos preliminares - a energia necessária e a frequência de operação do fornecimento de calor. Como opção econômica, pode-se considerar a possibilidade de autoprodução de coletores planos para aquecimento com energia solar com as próprias mãos.
Ao escolher um diagrama de fiação, a área da estrutura deve ser levada em consideração. Ela terá um certo índice de vento.
Coletores de vácuo para aquecimento
Um dos problemas de usar radiadores solares para aquecer uma casa são as grandes perdas de calor. Devem-se às peculiaridades de funcionamento - 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 projeto dos coletores de vácuo consiste em um invólucro externo e um sistema de tubo de vidro interno. Para melhor isolamento, os dutos são separados do ambiente externo por uma camada intermediária a vácuo com ar rarefeito. Na verdade, toda a instalação é uma grande garrafa térmica transparente.
A especificidade de um coletor solar a vácuo em um sistema de aquecimento é a seguinte:
- Uso de um líquido especial com baixo limiar de ebulição como portador de calor. Neste caso, ocorre uma transferência mais eficiente da energia térmica através do trocador de calor para o meio de aquecimento principal - água;
- Aplicação na superfície interna de um revestimento especial que aumenta a capacidade de absorção da energia solar térmica;
- Independência do trabalho em relação à temperatura externa do ar.
Para o funcionamento normal do sistema, será necessário garantir um isolamento térmico confiável do trocador de calor. Você também deve isolar o oleoduto em lugares onde ele passa por salas não aquecidas - um sótão, uma torta de telhado. Esquemas padrão podem ser usados para calcular o coletor solar para aquecimento. Mas deve-se ter em mente que seu funcionamento será ineficaz quando a temperatura do refrigerante no circuito cair para + 22 ° C.
No inverno, é necessário limpar a superfície do coletor da capa de neve. Portanto, você precisa pensar com antecedência em uma maneira de realizar esse evento.
Coletores solares planos para aquecimento
Para criar um sistema de aquecimento solar para uma casa privada com custos mínimos, geralmente são instalados coletores planos. Eles diferem dos de vácuo em seu design simplificado. No entanto, isso aumenta os requisitos para sua operação.
O coletor plano também possui um sistema de tubulação interna. No entanto, é feito de tubos de cobre ou plástico. Para proteção, utiliza-se policarbonato ou vidro temperado. A superfície interna é isolada com isolamento - lã mineral ou espuma. Sob a influência da luz solar, os tubos são aquecidos e, como resultado, a temperatura do refrigerante aumenta.
Existem severas restrições operacionais para um coletor solar plano em um sistema de aquecimento:
- Apenas anticongelante pode ser usado como refrigerante.Caso contrário, a água congelará e o encanamento entrará em colapso;
- Para melhor circulação durante a transferência de calor, deve ser instalada uma bomba;
- Em temperaturas abaixo de -10 ° C, a eficiência do sistema cai drasticamente.
Devido a este último fator, não é recomendável organizar o fornecimento de calor da casa com energia solar por meio de coletores planos em regiões com baixas temperaturas no inverno. Portanto, na maioria das vezes eles fazem um coletor solar plano para aquecimento com as próprias mãos para abastecimento de água quente no verão, primavera ou outono.
Os especialistas recomendam fazer o fornecimento de calor usando energia solar com base em coletores planos apenas nas regiões do sul do país, com invernos relativamente quentes.
Coletor solar faça você mesmo
Deve-se notar imediatamente que um coletor faça-você-mesmo não funcionará para fornecer aquecimento com energia solar. Para fazer isso, você deve usar o esquema para a produção de uma estrutura de vácuo discutido acima. Mas em casa é quase impossível fazê-lo devido à falta de equipamentos e consumíveis necessários. Portanto, vamos considerar uma das maneiras mais simples de fazer uma bateria de aquecimento solar para abastecimento de água quente.
Para a produção, você precisará dos seguintes consumíveis:
- Folha de policarbonato celular... Para o abastecimento de água quente a uma cabana de verão ou a uma pequena casa usando um coletor solar para aquecimento com as próprias mãos, um lençol de 2 x 1 m de tamanho será suficiente;
- Tubo de PVC, acessórios e mangueiras flexíveis... Com a ajuda deles, será feito um sistema de circulação de água aquecida e fornecido ao consumidor;
- Perfil de quadro para drywall e folhas de espuma... Eles são necessários para criar um invólucro protetor em um sistema de aquecimento solar passivo.
O favo de mel deve ser colocado horizontalmente para melhor aquecimento da água. Em seguida, cortes longitudinais são feitos em tubos de PVC. Água aquecida de uma folha de policarbonato fluirá por eles. Uma folha é instalada nos cortes resultantes. Não deve entrar totalmente no tubo.
Com a ajuda de uma pistola térmica, as costuras são isoladas. Sem esta ferramenta, existe uma grande probabilidade de ocorrer fugas no aquecimento e abastecimento de água quente da casa com coletor solar. Antes da instalação no quadro, é imprescindível realizar testes de estanqueidade estrutural. Para fazer isso, encha-o com água e verifique visualmente se há vazamentos.
Para a fabricação da moldura, são necessários perfis de drywall galvanizados. Eles desempenharão funções de proteção semelhantes às do corpo de um radiador solar para aquecer uma cabana de verão. Uma camada de isolamento é instalada sob a folha de policarbonato e, em seguida, um coletor solar de fabricação própria é colocado. Para um aquecimento mais eficiente, recomenda-se pintar a chapa de preto.
Ao calcular um coletor solar para fornecimento de calor, a posição do sol em um determinado momento 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 utilizar sistemas de aquecimento solar para residências particulares como auxiliares. Para melhor eficiência, é recomendado instalar um acumulador de calor. A água nele será aquecida do coletor durante o dia e, no escuro, a energia térmica acumulada será transferida para o refrigerante principal do sistema.
O vídeo mostra um exemplo de como fazer um coletor solar a partir de tubos de polímero:
