Construímos um coletor solar com nossas próprias mãos (23 fotos)

O sol é a fonte de energia mais poderosa da Terra. A cada segundo, envia-nos mais de 80 mil bilhões de quilowatts. Isso é milhares de vezes mais do que produzem todas as usinas do mundo. As pessoas sempre tentaram encontrar uma maneira de aplicar a energia solar às suas necessidades. Já no início da Idade Média, eles sabiam como fazer fogo com a ajuda de lentes, e hoje em dia o contêiner montado no teto, pintado de preto, aquece a água e serve como um banho de verão nas aldeias e nas cabanas de verão. A propósito, é o coletor solar mais simples - um dispositivo simples e original que permite o uso de energia solar para aquecer água ou aquecer. Se o design for ligeiramente aprimorado, haverá água quente suficiente para todas as necessidades domésticas e para aquecer a casa. Para fazer isso, você precisa entender o princípio do coletor solar.

Como funciona o coletor solar?

O princípio de operação desses dispositivos é baseado na transformação da energia solar radiante em calor:

1. os raios do sol aquecem o líquido de arrefecimento que circula no coletor através de tubos finos;
2. líquido refrigerante aquecido (água ou anticongelante) entra no tanque de armazenamento;
3. no tanque, ele aquece a água destinada às necessidades domésticas;
4. o líquido de refrigeração resfriado retorna ao coletor.

O princípio de operação do coletor solar pode ser comparado com um sistema de refrigeração de automóveis - o excesso de calor é removido através de um radiador de um motor em funcionamento e gasto no aquecimento do compartimento de passageiros. Mas, se é importante para um carro, antes de tudo, remover o calor do motor e, ao instalar um coletor solar, é necessário salvá-lo efetivamente.

Vantagens e desvantagens do uso de coletores solares

Os cientistas mundiais concordam que a proporção de energia recebida do sol só aumentará e os seguintes fatos são citados:

• o sol é uma fonte inesgotável de energia;
• o uso de energia solar não leva à poluição ambiental e não contribui para o aumento do efeito estufa;
• a energia solar pode ser usada em qualquer lugar, não precisa de transporte;
• desenvolvimentos científicos modernos permitem acumular eficientemente a energia recebida;
• coletores solares precisam de manutenção mínima;
• o dispositivo coletor é relativamente simples e barato.

Ao mesmo tempo, os cientistas observam as dificuldades no uso da energia solar:

• a eficiência do coletor depende diretamente do nível de insolação;
• a instalação de equipamentos exigirá certos custos iniciais;
• no inverno, a perda de calor aumenta significativamente.

Outra desvantagem significativa é a capacidade de receber energia apenas durante o dia.

Tipos de coletores solares

Acima, descrevemos brevemente o princípio de operação do coletor de circuito duplo: o líquido de arrefecimento flui ao longo de um circuito e a água flui ao longo do segundo. Este dispositivo pode ser de circuito único. Nele, apenas a água é usada como transportador de calor, que é posteriormente consumido. O coletor de circuito único não é adequado para uso no inverno, pois a água congela e rompe os tubos.

Além de dividir os coletores em circuitos simples e duplos, existem outras classificações geralmente aceitas. Assim, os coletores solares são divididos de acordo com o princípio do trabalho em:

• apartamento;
• vácuo;
• ar;
• hubs.

Considere sua estrutura e princípio de ação com mais detalhes.

Coletor solar plano

Este dispositivo simples se assemelha a um sanduíche com as seguintes camadas:

• estrutura de alumínio com prendedores;
• isolamento térmico;
• absorvente absorvente de superfície;
• tubos de cobre;
• vidro de proteção.

A placa absorvente é pintada de preto e fornece a máxima absorção da radiação solar, e um vidro temperado especial que cobre toda a estrutura minimiza a perda de energia, criando um efeito estufa e aquecendo a camada absorvente.

Os coletores solares planos são de design simples, confiáveis, mas com baixa eficiência.

Coletor solar a vácuo

Os coletores solares baseados em tubos de vácuo têm um princípio operacional diferente.

Ao contrário dos coletores planos, o calor nos coletores a vácuo é acumulado por tubos hermeticamente fechados e coletores de calor. A superfície de vidro dos tubos com um revestimento especial absorve efetivamente a energia solar, que aquece o líquido refrigerante dentro dos tubos. O vácuo evita a perda de calor trabalhando como isolante. Através do coletor de calor, o líquido circulante entra no tanque de armazenamento para aquecer a água e depois retorna ao sistema de tubos de vácuo.

Os elementos a vácuo possibilitam maior eficiência em coletores desse tipo em comparação com os homólogos planos.

Coletor solar de ar

Os coletores desse tipo não têm alta eficiência, uma vez que o ar tem uma menor capacidade de aquecimento. Mas eles podem ser usados ​​durante todo o ano, pois o ar não consegue congelar no inverno.

O design do coletor de ar é mais simples e altamente confiável. Os coletores do tipo ar podem ser usados ​​para aquecer edifícios residenciais, bem como instalações industriais, lojas de vegetais, armazéns, garagens e porões.

O dispositivo e o princípio de operação do coletor de ar diferem pouco dos análogos planos: um sistema de tubos de cobre com um líquido de arrefecimento circulando através deles substitui o painel de recepção de calor por aletas.

O dispositivo do painel é semelhante ao policarbonato celular. Entre as bordas do painel, o ar passa e, no processo, esquenta. O ar aquecido é fornecido à sala, libera calor e retorna ao coletor. Os painéis são feitos de materiais com alta condutividade térmica - cobre, alumínio, aço.

Em uma zona climática russa com invernos gelados, o coletor de ar não aquece completamente a casa, mas como fonte adicional de calor livre, ele pode economizar significativamente os custos de aquecimento.

Como fazer um coletor solar com suas próprias mãos?

A capacidade do coletor solar depende diretamente de sua área, mas com o aumento da área, os custos de aquisição também aumentarão. Em alguns casos, é muito mais lucrativo fabricar um coletor solar a partir de materiais improvisados. Sua eficácia será relativamente pequena, mas os gastos com materiais não afetarão o orçamento da família. Qualquer construção caseira será recompensada muito rapidamente se for possível evitar a perda de calor. A maneira mais fácil de criar um coletor solar de ar ou plano em casa.

Primeiro de tudo, você precisa determinar o local para sua instalação:

• Os painéis precisam ser orientados estritamente para o sul em um determinado ângulo, proporcionando o máximo de insolação. A eficiência do dispositivo será maior se o ângulo de inclinação do painel puder ser alterado, com foco na altura da posição do sol em um determinado período. Portanto, no inverno, o ângulo de inclinação deve ser máximo e, no verão, os painéis devem estar em um ângulo mais baixo.
• Os painéis coletores devem ser instalados o mais próximo possível da sala que será aquecida para reduzir a perda de calor. Instalação eficaz do coletor na encosta sul do telhado da casa ou no frontão.Isso minimiza a perda de calor, mas buracos adicionais devem ser feitos no telhado.
• A sombra de cercas, árvores ou outros edifícios não deve cair no local escolhido para a instalação do coletor.

Lembre-se de que no inverno as sombras são muito mais longas devido à baixa posição do sol acima do horizonte.

Depois de escolher o local ideal, você precisa decidir sobre os materiais que servirão como dissipadores de calor. Para um coletor de ar caseiro, latas de alumínio para bebidas são adequadas. A conveniência é óbvia - o alumínio tem uma alta condutividade térmica e é fácil de cortar, os bancos têm tamanhos padrão e são unidos.

Após a coleta do número necessário de latas, elas devem ser bem lavadas, secas, fazer orifícios no pescoço e no fundo, coladas com selante de cola e pintadas de preto.

O número de latas de comprimento e largura deve corresponder ao tamanho do painel. Depois de colocar a bateria de latas no painel, é necessário organizar os canais para fornecer e descarregar ar. Para fazer isso, você pode usar os tubos prontos que são vendidos para instalação da ventilação. Durante a montagem do sistema, é necessário prever o isolamento da parte traseira do painel e do vidro superior. Pode ser substituído por um pedaço de policarbonato.

O coletor acabado pode ser conectado ao sistema de ventilação da sala ou deixado autônomo. Para maior eficiência, um ventilador está conectado a ele. A diferença de temperatura na entrada e na saída desse coletor pode chegar a 35 graus.

Além do ar, o aquecimento da água também pode ser providenciado. Baterias de ferro fundido ou alumínio, um tubo ou mangueira PND pode servir como dissipador de calor. Se o coletor estiver planejando
Para uso durante todo o ano, o sistema deve ser duplo-circuito e preencher anticongelante ou qualquer outro líquido refrigerante como refrigerante.

O dispositivo em sua casa ou na casa de campo do coletor solar pode reduzir significativamente os custos de aquecimento e atender totalmente às necessidades de água quente.