L'escalfador d'aigua solar és un tipus de col·lector que acumula la radiació solar, convertint-la a la calor i produeix aigua calenta per a les necessitats dels consumidors. La idea d'utilitzar l'energia solar per a la calefacció d'aigua ha sorgit durant molt de temps. Així, el prototip d'un modern escalfador d'aigua solar es va crear al segle XVIII a Suïssa. Fins ara, aquest mètode de calefacció d'aigua és bastant popular. El líder mundial sobre l'ús i la producció d'escalfadors solars és tradicionalment la Xina. En aquest país, 60 milions de llars utilitzen l'energia solar per a la calefacció d'aigua. I a Israel, el 85% dels apartaments tenen escalfadors solars. A més, el seu ús està regulat per la llei, que ha estat vàlid des de 1976 i obliga a construir habitatges amb aquests sistemes.
Esquema del sistema fotoelèctric solar.
Els escalfadors d'aigua tenen diversos avantatges. En primer lloc, permeten si no s'eliminen en absolut, a continuació, reduir significativament el consum de portadors d'energia tradicionals, com ara gas i electricitat. En segon lloc, redueixen les emissions de diòxid de carboni en la quantitat, directament proporcional a l'energia saborosa, reduint així l'efecte hivernacle.
Buck per escalfar aigua amb les seves pròpies mans
Esquema de mòduls solars.
L'escalfador solar més comú és una dutxa d'estiu. Podeu construir un sistema d'aigua calenta amb les vostres pròpies mans. És completament fàcil. La base d'ella és un dipòsit d'aigua, que està escalfat per la radiació solar. Malgrat la seva primitivitat, aquesta estructura és capaç de satisfer la necessitat d'aigua calenta en la temporada càlida.
El desavantatge més gran d'aquest mètode de calefacció és que, malgrat la temperatura suficientment alta de l'aigua en el dipòsit durant el dia (de vegades fins a 45 ° C), cau durant la nit. Per tal de reduir la pèrdua de calor a la nit, cal aïllar el dipòsit durant la nit, o fusionar les restes d'aigua calenta en un tanc escalfat. Aquest tanc pot servir de calderes de gasolina o elèctriques, àmpliament utilitzades a les llars. L'elecció de la caldera com a unitat es justifica també perquè en un dia ennuvolat l'aigua del tanc no s'escalfa 30ºС, i en qualsevol cas ha de calent.
Aquest escalfador fet per les seves pròpies mans servirà de manera fiable i econòmica de curar a l'estiu i pagarà ràpidament per si mateix.
Triar aquest tipus d'escalfador solar, cal tenir en compte els diversos inconvenients:
- la necessitat d'omplir diàriament i fusionar el dipòsit;
- En un dia ennuvolat, l'aigua al tanc no s'escalfa per sobre de 30ºС.
Article sobre el tema: sensor de calor: com connectar el termòstat
Instal·lació de dipòsit d'aigua
Esquema d'heliosystem de calefacció d'aigua.
Per a la construcció d'un dipòsit d'aigua solar, ho necessitarem:
- tanc de calefacció;
- caldera;
- Canonada d'aigua amb tres grues;
- Sensor de nivell d'aigua.
Podeu utilitzar qualsevol dipòsit d'aigua com a tanc de calefacció: barril d'acer, cub o fins i tot un tub de gran diàmetre. No obstant això, el més convenient per a la instal·lació i l'ús és un dipòsit especial de polietilè per a l'ànima d'estiu amb un volum de fins a 300 litres. Té una forma plana, pes lleuger, pintat negre, no rovell. Tot això proporciona absorció de calor racional i instal·lació senzilla amb les seves pròpies mans. Per al subministrament d'aigua, cal seleccionar canonades de metall o polipropilè per a aigua freda. El sensor de nivell de l'aigua s'adjunta a la coberta del tanc i s'utilitza per controlar el seu nivell de farciment. Es mostra l'esquema de muntatge i operació d'aquest sistema a la figura.
Per omplir el dipòsit de calefacció, és necessari tancar la grua 3. Grua 1 i 2 romanen en la posició oberta. Després d'omplir la capacitat, la frontura de pressió se superposa per una grua 1. Al final del dia, l'aigua climatitzada es fusiona a la caldera obrint la grua 3. Si l'escalfador no és necessari, la grua 3 hauria de superposar-se i utilitzeu una caldera en mode normal.
Sistema de calefacció d'aigua passiva mitjançant col·leccionista solar
Esquema del principi de funcionament i dispositiu de la bateria solar.
Si el tanc de calefacció d'aigua s'utilitza exclusivament en la temporada càlida, llavors el col·leccionista solar de tipus passiu fa que sigui possible ampliar el període d'ús de l'energia solar de març a octubre. Es diu aquest sistema passiu perquè la bomba no s'utilitza en el seu disseny. La necessitat de dibuixar l'aigua a la caldera en aquest cas també. No obstant això, els estalvis energètics substancials són indiscutibles.
L'element principal en un sistema de calefacció d'aigua és un col·leccionista solar. Per tal d'aconseguir els indicadors de rendiment màxim d'aquest element, juntament amb la fiabilitat i la senzillesa del muntatge, s'hauria de prestar especial atenció a l'intercanviador de calor. La pràctica ha demostrat que les canonades d'acer o de paret prima de coure són el millor material de l'intercanviador de calor. L'ús de canonades de plàstic metàl·lic també és permissible, però el seu menys és la probabilitat de deformació quan s'exposen a la calor solar, així com la probabilitat de fuites d'aigua a causa d'una varietat de compostos. Si hi ha una nevera antiga i innecessària a la casa, en lloc de canonades podeu utilitzar la seva serpentina.
Assemblea i instal·lació d'un escalfador d'aigua solar utilitzant una mànega de jardí amb les teves pròpies mans
Esquema de la xarxa elèctrica en utilitzar panells solars.
Per reduir el cost de la construcció d'un col·leccionista solar i reduir el seu pes, les canonades metàl·liques es poden substituir per una simple mànega de jardí, tordant-la en espiral amb les seves pròpies mans. El seu avantatge és l'absència de compostos addicionals, eliminant les fuites, baix cost, la possibilitat de resumir l'aigua del col·lector directament al gasoducte.
Article sobre el tema: és possible pintar addicionalment el fons de pantalla FLIESLINE
Per a la construcció d'un escalfador d'aigua solar amb un col·leccionista de la mànega de jardí necessitarem:
- vidre de finestra;
- mànega de jardí;
- Full de polipropilè o policarbonat cel·lular per a la base.
Material de la mànega: cautxú o PVC reforçat. Diàmetre interior: no inferior a 19 mm per reduir el nivell de resistència hidràulica. El gruix de la paret de la mànega no és inferior a 2,5 mm. En triar un color per donar preferència als tons negres o foscos per millorar la calor. El vidre ha de ser triat per la finestra, sense recobriments selectius, ja que la pel·lícula de polímers i el vidre orgànic es retarden malament la radiació de les ones llargues, i l'anomenat got de vidre reflecteix les ones curtes. En triar entre envidrament individual i doble, la regla hauria de guiar-se per la regla: si l'escalfador s'utilitzarà més sovint en la temporada càlida, llavors la preferència és millor donar un sol vidre si la temporada de fred és doble. La bretxa entre l'escuma i el vidre es pot segellar amb les seves pròpies mans utilitzant silicona, cola basada en aigua o coixinet d'escuma senzilla. La distància entre el got i la mànega és de 1,2-2 mm.
El principi d'acció d'aquest escalfador d'aigua es troba en una mena de trampa tèrmica: els raigs del sol cauen a través del vidre, la mànega s'escalfa, que, al seu torn, també dóna la calor, persistent a l'interior de l'habitatge d'aigua sota la condició de la seva estanquitat. Com a base per a l'escalfador d'aigua, en lloc d'un full d'escuma, un marc de fusta amb un fons sòlid i una capa entre la part inferior i el col·leccionista en forma d'una làmina i es pot utilitzar una catifa de goma.
La instal·lació de l'escalfador d'aigua solar des de la mànega del jardí es mostra al diagrama.
En instal·lar l'escalfador d'aigua, haureu de saber amb les vostres mans que la caldera ha d'estar a un nivell mínim de 60 cm per sobre de la vora superior del col·leccionista solar per proporcionar un efecte termòfon estable. La longitud de la canonada de subministrament entre el col·leccionista i la caldera ha de ser tan curta per reduir la força de fricció quan flueix aigua.
Esquema de bobina per a caldera.
Per reduir la pèrdua de calor, les conclusions de la mànega i el gasoducte s'han d'aïllar tèrmicament. Per a l'aïllament tèrmic a l'interior, així com a les porcions curtes del gasoducte, l'aïllament de l'escuma de polietilè per a aquests propòsits es pot utilitzar per a aquests propòsits. Per a l'aïllament tèrmic de conclusions externes i canonades de més de 3 m, és millor utilitzar l'escuma de poliuretà de làmina. Per connectar la mànega a la canonada, la pinça s'utilitza per a canonades de goma.
Primer heu d'omplir la mànega amb aigua i alliberar-ne l'aire: tanquem la grua 2 i obrim la grua d'aigua calenta 6. L'aigua del subministrament d'aigua a pressió 1 cau en el col·leccionista solar 1. Quan les bombolles d'aire desapareixen, Desaparèixer a l'aigua de drenatge, conclouem que no hi ha embussos de trànsit aeri al col·leccionista. A continuació, obrim la grua 2, i l'aigua freda sota l'acció de l'efecte de termosifona entra a l'escalfador. Per aturar l'obra del col·leccionista, superposant una grua 3. Un minús d'aquest escalfador d'aigua solar és la necessitat d'encendre periòdicament el subministrament d'aigua al col·lector de la grua 3, així com l'ús d'una caldera per curar aigua El final del dia en clima ennuvolat i durant la temporada de fred. En cas contrari, deixa de circular.
Article sobre el tema: Com eliminar ràpidament el fons de pantalla de vinil de les parets
Càlcul del rendiment de l'escalfador d'aigua passiu
Per calcular el rendiment de l'escalfador d'aigua passiu, es necessitaran els indicadors següents:- diàmetre de la mànega;
- temperatura de l'aire;
- El nombre mitjà d'hores assolellades per al període.
Se sap que 1 m de la mànega, el diàmetre exterior del qual és de 25 mm, a la temperatura de l'aire +25 ºС en un dia assolellat escalfa 3,5 litres d'aigua a una temperatura de +45 ºС, i amb un augment de la temperatura de l'aire +32 ºС sota les mateixes condicions - +50 ºС. L'indicador mitjà anual del nombre de sol per a Moscou i la regió de Moscou és de 5,5 hores, tenint en compte els dies ennuvolats. Així, amb una longitud de la mànega de 10 m al col·leccionista, el rendiment serà: 3.5 * 10 * 5.5 = 192,5 l d'aigua climatitzada. El límit inferior de la temperatura de l'aire en què l'obra de col·leccionista és útil, és +5 ºС. Quan la temperatura disminueix, s'ha de fusionar l'aigua del col·lector.
L'eficiència d'utilitzar un escalfador d'aigua solar
Hi ha una opinió que Rússia no és adequada per a l'ús de l'energia solar per curar aigua a causa d'un clima prou fred. Tanmateix, aquest no és el cas. Per tal de determinar si els escalfadors solars són eficaços a les nostres latituds, operarem amb aquest concepte com a insolació (la quantitat d'energia solar que cau a la superfície del sòl). Al territori de Rússia, la taxa d'insolació anual oscil·la entre els 800 i els 1900 kW / m2. A la regió de Moscou, aquest indicador és de 1100 kWh / m2. Per exemple, a Alemanya, amb un indicador d'insolació similar, aquests sistemes cobreixen l'àrea total de més de 6 milions de m2.
Els escalfadors solars són totalment aplicables a les latituds mitjanes del nostre país. Són capaços d'estalviar fins al 60% de l'electricitat. Segons estudis realitzats per l'Institut Alemany de Física de la Construcció, la família mitjana de 4 persones consumeix una mitjana de 4400 kWh en un any. Aquestes quantitats d'energia poden produir mòduls solars amb una superfície de només 34 m2. I fins i tot si l'escalfador d'aigua solar realitzat per les seves pròpies mans donarà pas a un anàleg de producció industrial, els estalvis energètics segueixen sent tangibles.