Costruiamo un collettore solare con le nostre mani (23 foto)

Il sole è la più potente fonte di energia sulla Terra. Ogni secondo ci invia oltre 80 mila miliardi di chilowatt. Questo è diverse migliaia di volte in più di quanto producano tutte le centrali elettriche del mondo. Le persone hanno sempre cercato di trovare un modo per applicare l'energia solare ai loro bisogni. Già nel primo Medioevo, sapevano come accendere il fuoco con l'aiuto di lenti e oggi un contenitore montato sul tetto dipinto di nero riscalda l'acqua e funge da doccia estiva nei villaggi e nei cottage estivi. A proposito, è il collettore solare più semplice - un dispositivo semplice e originale che consente l'uso di energia solare per il riscaldamento dell'acqua o il riscaldamento. Se il design è leggermente migliorato, ci sarà abbastanza acqua calda per tutte le esigenze domestiche e per il riscaldamento della casa. Per fare ciò, è necessario comprendere il principio del collettore solare.

Come funziona il collettore solare?

Il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sulla trasformazione dell'energia solare radiante in calore:

1. i raggi del sole riscaldano il liquido di raffreddamento che circola nel collettore attraverso tubi sottili;
2. refrigerante riscaldato (acqua o antigelo) entra nel serbatoio di accumulo;
3. nel serbatoio riscalda l'acqua destinata alle esigenze domestiche;
4. il refrigerante raffreddato ritorna al collettore.

Il principio di funzionamento del collettore solare può essere confrontato con un sistema di raffreddamento automobilistico: il calore in eccesso viene rimosso attraverso un radiatore da un motore in funzione e speso per riscaldare l'abitacolo. Ma, se è importante per un'auto, prima di tutto, rimuovere il calore dal motore, quindi quando si installa un collettore solare, è necessario salvarlo efficacemente.

Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dei collettori solari

Gli scienziati del mondo concordano sul fatto che la percentuale di energia ricevuta dal sole aumenterà e che verranno citati i seguenti fatti:

• il sole è una fonte inesauribile e libera di energia;
• l'uso di energia solare non provoca inquinamento ambientale e non contribuisce all'aumento dell'effetto serra;
• l'energia solare può essere utilizzata ovunque, non necessita di trasporto;
• i moderni sviluppi scientifici consentono di accumulare in modo efficiente l'energia ricevuta;
• i collettori solari richiedono una manutenzione minima;
• il dispositivo di raccolta è relativamente semplice ed economico.

Allo stesso tempo, gli scienziati notano le difficoltà nell'uso dell'energia solare:

• l'efficienza del collettore dipende direttamente dal livello di insolazione;
• l'installazione di apparecchiature richiederà determinati costi iniziali;
• in inverno, la perdita di calore aumenta in modo significativo.

Un altro svantaggio significativo è la capacità di ricevere energia solo durante le ore diurne.

Tipi di collettori solari

Sopra, abbiamo brevemente descritto il principio di funzionamento del collettore a doppio circuito: il refrigerante scorre lungo un circuito e l'acqua scorre lungo il secondo. Questo dispositivo può essere a circuito singolo. In esso, solo acqua viene utilizzata come vettore di calore, che successivamente viene consumato. Il collettore a circuito singolo non è adatto per l'uso in inverno, poiché l'acqua congela e rompe i tubi.

Oltre a dividere i collettori in circuiti singoli e doppi, ci sono altre classificazioni generalmente accettate. Quindi, i collettori solari sono divisi secondo il principio di lavoro su:

• piatta;
• aspirare;
• aria;
• concentratori.

Considera la loro struttura e il principio di azione in modo più dettagliato.

Collettore solare piano

Questo semplice dispositivo ricorda un sandwich con i seguenti livelli:

• telaio in alluminio con elementi di fissaggio;
• isolamento termico;
• assorbente assorbente in superficie;
• tubi di rame;
• vetro protettivo.

La piastra dell'assorbitore è verniciata di nero e fornisce il massimo assorbimento della radiazione solare e uno speciale vetro temperato che copre l'intera struttura riduce al minimo la perdita di energia, creando un effetto serra e riscaldando lo strato assorbente.

I collettori solari piatti hanno un design semplice, affidabile, ma hanno una bassa efficienza.

Collettore solare sotto vuoto

I collettori solari basati su tubi a vuoto hanno un diverso principio di funzionamento.

A differenza dei collettori piani, il calore nei collettori sotto vuoto viene accumulato da tubi ermeticamente sigillati e collettore di calore. La superficie in vetro dei tubi con uno speciale rivestimento assorbe efficacemente l'energia solare, che riscalda il liquido di raffreddamento all'interno dei tubi. Il vuoto impedisce la dispersione di calore lavorando come isolante. Attraverso il collettore di calore, il liquido circolante entra nel serbatoio di accumulo per riscaldare l'acqua e quindi ritorna al sistema di tubi a vuoto.

Gli elementi del vuoto consentono di fornire una maggiore efficienza nei collettori di questo tipo rispetto alle controparti piatte.

Collettore solare ad aria

I collettori di questo tipo non hanno un'alta efficienza, poiché l'aria ha una capacità termica inferiore. Ma possono essere utilizzati tutto l'anno, poiché l'aria non è in grado di congelare in inverno.

Il design del collettore dell'aria è più semplice e altamente affidabile. I collettori ad aria possono essere utilizzati per riscaldare edifici residenziali, locali industriali, negozi di ortaggi, magazzini, garage e cantine.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del collettore d'aria differiscono poco dagli analoghi piatti: un sistema di tubi di rame con un refrigerante che circola attraverso di essi sostituisce il pannello di ricezione del calore con alette.

Il dispositivo del pannello è simile al policarbonato cellulare. Tra i bordi del pannello passa l'aria e nel processo si riscalda. L'aria riscaldata viene fornita alla stanza, emette calore e ritorna al collettore. I pannelli sono realizzati con materiali ad alta conducibilità termica: rame, alluminio, acciaio.

In una zona climatica russa con inverni gelidi, il collettore d'aria non riscalda completamente la casa, ma come fonte aggiuntiva di calore libero, può risparmiare significativamente i costi di riscaldamento.

Come realizzare un collettore solare con le tue mani?

La capacità del collettore solare dipende direttamente dalla sua area, ma con un aumento dell'area aumenteranno anche i costi di acquisizione. In alcuni casi, è molto più redditizio realizzare noi stessi un collettore solare con materiali improvvisati. La sua efficacia sarà relativamente ridotta, ma la spesa per i materiali non influirà sul bilancio familiare. Qualsiasi costruzione fatta in casa pagherà molto rapidamente se è possibile prevenire la perdita di calore. Il modo più semplice per realizzare un collettore solare ad aria o piatto a casa.

Prima di tutto, devi determinare la posizione per la sua installazione:

• I pannelli devono essere orientati rigorosamente a sud con una certa angolazione, garantendo la massima insolazione. L'efficienza del dispositivo sarà maggiore se l'angolo di inclinazione del pannello può essere modificato, concentrandosi sull'altezza della posizione del sole in un determinato periodo. Quindi, in inverno, l'angolo di inclinazione dovrebbe essere massimo e in estate i pannelli dovrebbero essere ad angolo più basso.
• I pannelli del collettore devono essere installati il ​​più vicino possibile alla stanza che verrà riscaldata per ridurre la perdita di calore. Installazione efficace del collettore sul pendio meridionale del tetto della casa o sul frontone.Ciò riduce al minimo la perdita di calore, ma è necessario praticare ulteriori fori sul tetto.
• L'ombra da recinzioni, alberi o altri edifici non dovrebbe cadere nel luogo scelto per l'installazione del collettore.

Tieni presente che in inverno le ombre sono molto più lunghe a causa della posizione bassa del sole sopra l'orizzonte.

Dopo aver scelto il posto ottimale, è necessario decidere i materiali che serviranno da dissipatori di calore. Per un collettore d'aria fatto in casa, sono adatte lattine di alluminio per bevande. La convenienza è ovvia: l'alluminio ha un'alta conduttività termica ed è facile da tagliare, le lattine hanno dimensioni standard e sono unite tra loro.

Dopo aver raccolto il numero richiesto di lattine, devono essere accuratamente lavate, asciugate, praticate fori sul collo e sul fondo, incollate con sigillante per colla e verniciate in nero.

Il numero di lattine in lunghezza e larghezza deve corrispondere alle dimensioni del pannello. Dopo aver posato la batteria di lattine nel pannello, è necessario organizzare i canali per l'alimentazione e lo scarico dell'aria. Per fare ciò, è possibile utilizzare i tubi pronti venduti per l'installazione della ventilazione. Durante il montaggio del sistema, è necessario prevedere l'isolamento del lato posteriore del pannello e del vetro superiore. Può essere sostituito con un pezzo di policarbonato.

Il collettore finito può essere collegato al sistema di ventilazione della stanza o lasciato autonomo. Per una maggiore efficienza, un ventilatore è collegato ad esso. La differenza di temperatura all'ingresso e all'uscita in un tale collettore può raggiungere i 35 gradi.

Oltre all'aria, può essere organizzato anche il riscaldamento dell'acqua. Le batterie in ghisa o alluminio, un tubo PND o un tubo flessibile possono fungere da dissipatori di calore. Se il collezionista sta pianificando
utilizzare tutto l'anno, il sistema dovrebbe essere a doppio circuito e versare antigelo o qualsiasi altro liquido di raffreddamento come liquido di raffreddamento.

Il dispositivo in casa o al cottage del collettore solare può ridurre significativamente i costi di riscaldamento e soddisfare pienamente le esigenze di acqua calda.