Construïm un col·lector solar amb les nostres pròpies mans (23 fotos)
Continguts
El Sol és la font d’energia més potent de la Terra. Cada segon ens envia més de 80 mil milions de quilowatts. Això és diverses vegades més que el que produeixen totes les centrals elèctriques del món. Les persones sempre han intentat trobar una manera d’aplicar l’energia solar a les seves necessitats. Ja a principis de l’edat mitjana, sabien fer foc amb l’ajut de les lents, i avui dia, un contenidor muntat al terrat pintat de negre escalfa aigua i serveix de dutxa d’estiu als pobles i cases rurals d’estiu. Per cert, és el col·lector solar més senzill: un dispositiu senzill i original que permet l’ús de l’energia solar per escalfar aigua o calefacció. Si el disseny és lleugerament millorat, hi haurà suficient aigua calenta per a totes les necessitats de la llar i per escalfar la casa. Per fer-ho, heu d’entendre el principi del captador solar.
Com funciona el col·lector solar?
El principi de funcionament d'aquests dispositius es basa en la transformació de l'energia solar radiant en calor:
- els raigs del sol escalfen el líquid refrigerant que circula al col·lector a través de tubs prims;
- el refrigerant escalfat (aigua o anticongelant) entra al dipòsit d'emmagatzematge;
- al dipòsit escalfa l’aigua destinada a les necessitats de la llar;
- el refrigerant refrigerat torna al col·lector.
El principi de funcionament del col·lector solar es pot comparar amb un sistema de refrigeració automobilístic: l’excés de calor s’elimina a través d’un radiador d’un motor en marxa i es gasta en escalfar l’habitacle. Però, si és important per a un cotxe, primer, treure calor del motor, i després, quan instal·leu un col·lector solar, cal estalviar-lo de manera efectiva.
Avantatges i desavantatges d’utilitzar captadors solars
Els científics mundials estan d’acord que la proporció d’energia rebuda del sol només augmentarà i es citen els fets següents:
- el sol és una font d’energia inesgotable i lliure;
- l’ús de l’energia solar no comporta contaminació ambiental i no contribueix a l’augment de l’efecte hivernacle;
- l’energia solar es pot utilitzar a tot arreu, no necessita transport;
- els desenvolupaments científics moderns permeten acumular eficientment l’energia rebuda;
- Els col·lectors solars necessiten un manteniment mínim;
- el dispositiu col·leccionista és relativament senzill i barat.
Al mateix temps, els científics assenyalen les dificultats per utilitzar l’energia solar:
- l’eficiència del col·leccionista depèn directament del nivell d’insolació;
- la instal·lació d'equips requerirà uns costos inicials;
- a l’hivern, la pèrdua de calor augmenta significativament.
Un altre inconvenient important és la capacitat de rebre energia només durant les hores del dia.
Tipus de captadors solars
A sobre, hem descrit breument el principi de funcionament del col·lector de doble circuit: el refrigerant flueix al llarg d’un circuit i l’aigua flueix al llarg del segon. Aquest dispositiu pot ser d’un sol circuit. En ella només s’utilitza aigua com a transportador de calor, que posteriorment es consumeix. El col·lector d’un sol circuit no es pot utilitzar a l’hivern, ja que l’aigua congelarà i trencarà els tubs.
A més de dividir els col·lectors en circuits simples i dobles, hi ha altres classificacions generalment acceptades. Així doncs, els col·lectors solars es divideixen segons el principi de treball de:
- pla;
- buit;
- aire;
- hubs.
Considereu la seva estructura i principi d’acció amb més detall.
Colector solar pla
Aquest senzill dispositiu s’assembla a un sandvitx amb les capes següents:
- bastidor d’alumini amb fixacions;
- aïllament tèrmic;
- absorbent superficial-absorbent;
- tubs de coure;
- vidre de protecció.
La placa absorbent està pintada de negre i proporciona una màxima absorció de radiació solar, i un vidre temperat temperat que cobreix tota l’estructura minimitza les pèrdues d’energia, creant un efecte hivernacle i escalfant la capa absorbent.
Els col·lectors solars plans són senzills de disseny, fiables, però tenen una eficiència baixa.
Colector solar de buit
Els col·lectors solars basats en tubs de buit tenen un principi de funcionament diferent.
A diferència dels col·lectors plans, la calor en els col·lectors de buit s’acumula per tubs tancats hermèticament i pel captador de calor. La superfície de vidre dels tubs amb un revestiment especial absorbeix eficaçment l'energia solar, que escalfa el refrigerant dins dels tubs. El buit evita la pèrdua de calor treballant com aïllant. A través del col·lector de calor, el líquid que circula entra al dipòsit d'emmagatzematge per escalfar l'aigua i després torna al sistema de tubs de buit.
Els elements de buit permeten proporcionar una major eficiència en col·lectors d’aquest tipus en comparació amb els homòlegs plans.
Colector solar d’aire
Els col·lectors d’aquest tipus no tenen una elevada eficiència, ja que l’aire té una menor capacitat de calor. Però es poden utilitzar tot l’any, ja que l’aire no es pot congelar a l’hivern.
El disseny del col·lector d’aire és més senzill i altament fiable. Els col·leccionistes de tipus d'aire es poden utilitzar per escalfar edificis residencials, així com locals industrials, magatzems d'hortalisses, magatzems, garatges i cellers.
El dispositiu i el principi de funcionament del col·lector d'aire es diferencien poc dels anàlegs plans: un sistema de tubs de coure amb un refrigerant que circula per ells substitueix el pla tèrmic per unes aletes.
El dispositiu del panell és similar al policarbonat cel·lular. Entre les vores del panell passa aire i en el procés s’escalfa. L'aire escalfat es subministra a l'habitació, desprèn la calor i torna al col·lector. Els panells estan fets de materials amb alta conductivitat tèrmica: coure, alumini, acer.
A les condicions de la zona de clima rus amb hiverns gelats, el col·lector d’aire no escalfarà completament la casa, però com a font addicional de calor lliure, pot estalviar significativament els costos de calefacció.
Com fer un col·lector solar amb les teves pròpies mans?
La capacitat del col·lector solar depèn directament de la seva àrea, però amb un augment d’àrea, també augmentaran els costos d’adquisició. En alguns casos, és molt més rendible fer un captador solar a partir de materials improvisats nosaltres mateixos. La seva efectivitat serà relativament petita, però la despesa en materials no afectarà el pressupost familiar. Qualsevol construcció casolana es pagarà ràpidament si és possible evitar pèrdues de calor. La forma més fàcil de fer un captador solar d’aire o pla a casa.
En primer lloc, heu de determinar la ubicació per a la seva instal·lació:
- Cal que els panells estiguin orientats estrictament al sud en un angle determinat, proporcionant una insolació màxima. L’eficiència del dispositiu serà més alta si es pot canviar l’angle d’inclinació del panell, centrant-se en l’altura de la posició del sol en un període determinat. Així, a l’hivern, l’angle d’inclinació hauria de ser màxim, i a l’estiu, els panells haurien d’estar en un angle inferior.
- Els panells col·lectors s’han d’instal·lar el més a prop possible de l’habitació que s’escalfarà per reduir la pèrdua de calor. Instal·lació efectiva del col·lector a la vessant sud del terrat de la casa o al frontó.Això minimitza la pèrdua de calor, però cal fer forats addicionals al terrat.
- L’ombra de tanques, arbres o altres edificis no hauria de caure sobre el lloc escollit per a la instal·lació del col·lector.
Tingueu en compte que a l’hivern les ombres són molt més llargues a causa de la posició baixa del sol sobre l’horitzó.
Després de triar el lloc òptim, heu de decidir quins són els materials que serviran com a embornals de calor. Per a un col·lector d’aire casolà, són adequades llaunes d’alumini per a begudes. La comoditat és òbvia: l’alumini té una elevada conductivitat tèrmica i és fàcil de tallar, els bancs tenen mides estàndard i s’uneixen entre si.
Un cop recollida la quantitat de llaunes necessària, s’han de rentar, assecar, tallar forats al coll i a la part inferior, enganxar-los amb segellant de cola i pintar-los de negre.
El nombre de llaunes de longitud i amplada han de correspondre a la mida del panell. Després de col·locar la bateria de llaunes al panell, cal organitzar els canals de subministrament i d'escapament. Per fer-ho, podeu utilitzar les canonades ja preparades que es venen per a la instal·lació de ventilació. Durant el muntatge del sistema, cal preveure l’aïllament de la part posterior del panell i del vidre superior. Es pot substituir per una peça de policarbonat.
El col·lector acabat es pot connectar al sistema de ventilació de l’habitació o bé es pot deixar autònom. Per a una major eficàcia, hi ha connectat un ventilador. La diferència de temperatura a l'entrada i a la sortida d'aquest col·lector pot arribar als 35 graus.
A més d'aire, també es pot organitzar calefacció per aigua. Les bateries de fosa o alumini, una canonada o una mànega PND poden servir com a aigües termals. Si el col·leccionista té previst
durant tot l'any, el sistema ha de ser de doble circuit i emplenar anticongelant o qualsevol altre refrigerant com a refrigerant.
L’aparell a casa vostra o a la cabana del col·lector solar pot reduir significativament els costos de calefacció i satisfer plenament les necessitats d’aigua calenta.
