Construimos un colector solar con nuestras propias manos (23 fotos)
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El sol es la fuente de energía más poderosa de la Tierra. Cada segundo nos envía más de 80 mil millones de kilovatios. Esto es varios miles de veces más de lo que producen todas las plantas de energía del mundo. La gente siempre ha tratado de encontrar una manera de aplicar la energía solar a sus necesidades. Ya a principios de la Edad Media, sabían cómo hacer fuego con la ayuda de lentes, y hoy en día, un contenedor montado en el techo pintado de negro calienta el agua y sirve como ducha de verano en pueblos y casas de verano. Por cierto, es el colector solar más simple: un dispositivo simple y original que permite el uso de energía solar para calentar agua o calefacción. Si el diseño se mejora ligeramente, habrá suficiente agua caliente para todas las necesidades del hogar y para calentar la casa. Para hacer esto, debe comprender el principio del colector solar.
¿Cómo funciona el colector solar?
El principio de funcionamiento de estos dispositivos se basa en la transformación de la energía solar radiante en calor:
- los rayos del sol calientan el refrigerante que circula en el colector a través de tubos delgados;
- el refrigerante caliente (agua o anticongelante) ingresa al tanque de almacenamiento;
- en el tanque calienta el agua destinada a las necesidades del hogar;
- El refrigerante enfriado vuelve al colector.
El principio de funcionamiento del colector solar se puede comparar con el sistema de enfriamiento de un automóvil: el exceso de calor se elimina a través de un radiador de un motor en funcionamiento y se gasta en calentar el compartimento de pasajeros. Pero, si es importante para un automóvil, en primer lugar, eliminar el calor del motor, luego, al instalar un colector solar, es necesario guardarlo de manera efectiva.
Ventajas y desventajas del uso de colectores solares.
Los científicos mundiales están de acuerdo en que la proporción de energía recibida del sol solo aumentará y se citan los siguientes hechos:
- el sol es una fuente inagotable y gratuita de energía;
- el uso de energía solar no conduce a la contaminación ambiental y no contribuye a un aumento del efecto invernadero;
- la energía solar se puede usar en todas partes, no necesita transporte;
- Los desarrollos científicos modernos permiten acumular eficientemente la energía recibida;
- los colectores solares necesitan un mantenimiento mínimo;
- El dispositivo colector es relativamente simple y económico.
Al mismo tiempo, los científicos notan las dificultades en el uso de la energía solar:
- la eficiencia del colector depende directamente del nivel de insolación;
- la instalación de equipos requerirá ciertos costos iniciales;
- En invierno, la pérdida de calor aumenta significativamente.
Otro inconveniente importante es la capacidad de recibir energía solo durante las horas del día.
Tipos de colectores solares
Arriba, describimos brevemente el principio de funcionamiento del colector de doble circuito: el refrigerante fluye a lo largo de un circuito y el agua fluye a lo largo del segundo. Este dispositivo puede ser de un solo circuito. En él, solo se usa agua como portador de calor, que posteriormente se consume. El colector de circuito único no es apto para su uso en invierno, ya que el agua se congelará y romperá los tubos.
Además de dividir los colectores en circuitos simples y dobles, hay otras clasificaciones generalmente aceptadas. Entonces, los colectores solares se dividen de acuerdo con el principio de trabajo en:
- plano
- vacío
- aire
- hubs.
Considere su estructura y principio de acción con más detalle.
Colector solar plano
Este simple dispositivo se asemeja a un sándwich con las siguientes capas:
- marco de aluminio con sujetadores;
- aislamiento térmico
- absorbente absorbente de superficie;
- tubos de cobre;
- Vidrio protector.
La placa absorbente está pintada de negro y proporciona la máxima absorción de la radiación solar, y un vidrio templado especial que cubre toda la estructura minimiza la pérdida de energía, creando un efecto invernadero y calentando la capa absorbente.
Los colectores solares planos tienen un diseño simple, confiable, pero tienen una baja eficiencia.
Colector solar al vacío
Los colectores solares basados en tubos de vacío tienen un principio de funcionamiento diferente.
A diferencia de los colectores planos, el calor en los colectores de vacío se acumula mediante tubos sellados herméticamente y colectores de calor. La superficie de vidrio de los tubos con un recubrimiento especial absorbe efectivamente la energía solar, que calienta el refrigerante dentro de los tubos. El vacío evita la pérdida de calor al trabajar como aislante. A través del colector de calor, el líquido circulante ingresa al tanque de almacenamiento para calentar el agua y luego regresa al sistema de tubos de vacío.
Los elementos de vacío permiten proporcionar una mayor eficiencia en colectores de este tipo en comparación con sus homólogos planos.
Colector solar de aire
Los colectores de este tipo no tienen una alta eficiencia, ya que el aire tiene una menor capacidad calorífica. Pero se pueden usar durante todo el año, ya que el aire no puede congelarse en invierno.
El diseño del colector de aire es más simple y altamente confiable. Los colectores de tipo aire pueden usarse para calentar edificios residenciales, así como locales industriales, tiendas de verduras, almacenes, garajes y bodegas.
El dispositivo y el principio de funcionamiento del colector de aire difieren poco de los análogos planos: un sistema de tubos de cobre con un refrigerante que circula a través de ellos reemplaza el panel receptor de calor con aletas.
El dispositivo del panel es similar al policarbonato celular. Entre los bordes del panel pasa aire y en el proceso se calienta. Se suministra aire caliente a la habitación, emite su calor y vuelve al colector. Los paneles están hechos de materiales con alta conductividad térmica: cobre, aluminio, acero.
En las condiciones de la zona climática rusa con inviernos helados, el colector de aire no calentará completamente la casa, pero como fuente adicional de calor libre, puede ahorrar significativamente los costos de calefacción.
¿Cómo hacer un colector solar con tus propias manos?
La capacidad del colector solar depende directamente de su área, pero con un aumento en el área, los costos de adquisición también aumentarán. En algunos casos, es mucho más rentable hacer nosotros mismos un colector solar a partir de materiales improvisados. Su efectividad será relativamente pequeña, pero el gasto en materiales no afectará el presupuesto familiar. Cualquier construcción casera dará sus frutos muy rápidamente si es posible evitar la pérdida de calor. La forma más fácil de hacer un colector solar plano o de aire en casa.
En primer lugar, debe determinar la ubicación para su instalación:
- Los paneles deben estar orientados estrictamente hacia el sur en un cierto ángulo, proporcionando la máxima insolación. La eficiencia del dispositivo será mayor si se puede cambiar el ángulo de inclinación del panel, centrándose en la altura de la posición del sol en un período determinado. Entonces, en invierno, el ángulo de inclinación debe ser máximo, y en verano, los paneles deben estar en un ángulo más bajo.
- Los paneles colectores deben instalarse lo más cerca posible de la habitación que se calentará para reducir la pérdida de calor. Instalación efectiva del colector en la ladera sur del techo de la casa o en el frontón.Esto minimiza la pérdida de calor, pero se deben hacer agujeros adicionales en el techo.
- La sombra de las cercas, árboles u otros edificios no debe caer sobre el lugar elegido para la instalación del colector.
Tenga en cuenta que en invierno las sombras son mucho más largas debido a la posición baja del sol sobre el horizonte.
Después de elegir el lugar óptimo, debe decidir sobre los materiales que servirán como disipadores de calor. Para un colector de aire casero, las latas de aluminio para bebidas son adecuadas. La conveniencia es obvia: el aluminio tiene una alta conductividad térmica y es fácil de cortar, los bancos tienen tamaños estándar y están unidos.
Después de recolectar la cantidad requerida de latas, se deben lavar a fondo, secar, cortar agujeros en el cuello y el fondo, pegarlas con sellador de pegamento y pintarlas de negro.
El número de latas de largo y ancho debe corresponder al tamaño del panel. Después de colocar la batería de latas en el panel, es necesario organizar los canales para suministrar y descargar aire. Para hacer esto, puede usar las tuberías preparadas que se venden para la instalación de ventilación. Durante el ensamblaje del sistema, es necesario prever el aislamiento del lado posterior del panel y el vidrio superior. Se puede reemplazar con una pieza de policarbonato.
El colector terminado puede conectarse al sistema de ventilación de la sala o dejarse autónomo. Para una mayor eficiencia, un ventilador está conectado a él. La diferencia de temperatura en la entrada y la salida en un colector de este tipo puede alcanzar los 35 grados.
Además del aire, también se puede organizar el calentamiento del agua. Las baterías de hierro fundido o aluminio, una tubería o manguera PND pueden servir como disipadores de calor. Si el coleccionista está planeando
Si se usa todo el año, el sistema debe ser de doble circuito y verter anticongelante o cualquier otro refrigerante como refrigerante.
El dispositivo en su hogar o en la cabaña del colector solar puede reducir significativamente los costos de calefacción y satisfacer completamente las necesidades de agua caliente.
