El calentador de agua solar es un tipo de coleccionista que acumula radiación solar, convirtiéndola para calentar y produce agua caliente para las necesidades del consumidor. La idea de utilizar energía solar para la calefacción de agua ha surgido durante mucho tiempo. Por lo tanto, el prototipo de un moderno calentador de agua solar se creó en el siglo XVIII en Suiza. Hasta la fecha, este método de calefacción de agua es bastante popular. El líder mundial sobre el uso y la producción de calentadores solares es tradicionalmente China. En este país, 60 millones de hogares utilizan energía solar para calentar el agua. Y en Israel, el 85% de los apartamentos tienen calentadores solares. Además, su uso está regulado por la ley, que ha sido válido desde 1976, y obliga a construir viviendas utilizando dichos sistemas.
Esquema del sistema fotoeléctrico solar.
Los calentadores de agua tienen varias ventajas. Primero, permiten que si no se eliminen en absoluto, luego reduce significativamente el consumo de portadores de energía tradicionales, como el gas y la electricidad. En segundo lugar, reducen las emisiones de dióxido de carbono en la cantidad, directamente proporcional a la energía saborizada, reduciendo así el efecto invernadero.
Buck para calentar el agua con sus propias manos.
Esquema de módulos solares.
El calentador solar más común es una ducha de verano. Puede construir un sistema de agua tan caliente con sus propias manos. Es completamente fácil. La base de ello es un tanque para el agua, que se calienta por radiación solar. A pesar de su primitividad, tal estructura es bastante capaz de satisfacer la necesidad de agua caliente en la temporada cálida.
La mayor desventaja de este método de calentamiento es que, a pesar de la temperatura suficientemente alta del agua en el tanque durante el día (a veces hasta 45 ° C), cae durante la noche. Para reducir la pérdida de calor por la noche, es necesario aislar el tanque de la noche a la mañana, o fusionar los restos de agua caliente en un tanque calentado. Dicho tanque puede servir como calderas de gas o eléctrico, ampliamente utilizado en los hogares. La elección de la caldera como una unidad está justificada también porque en un día nublado, el agua en el tanque no se calienta de 30ºС, y en cualquier caso, tiene que calentar.
Tal calentador hecho por sus propias manos servirá como una forma confiable y económica de curarse en el verano y se pagará rápidamente por sí mismo.
Elegir este tipo de calentador solar, es necesario tener en cuenta los diversos inconvenientes:
- la necesidad de llenar diariamente y fusionar el tanque;
- En un día nublado, el agua en el tanque no se calienta por encima de 30ºС.
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Instalación de tanque de agua
Esquema de heliosistema de calefacción de agua.
Para la construcción de un tanque de agua solar, lo necesitaremos:
- tanque de calefacción;
- caldera;
- Tubería de agua con tres grúas;
- Sensor de nivel de agua.
Puede usar cualquier tanque de agua como tanque de calefacción: barril de acero, cubo o incluso un tubo de gran diámetro. Sin embargo, el más conveniente para la instalación y el uso es un tanque especial de polietileno para el alma de verano con un volumen de hasta 300 litros. Tiene una forma plana, peso ligero, negro pintado, no óxido. Todo esto proporciona una absorción de calor racional y una instalación simple con sus propias manos. Para el suministro de agua, las tuberías de metalplásico o polipropileno para agua fría deben seleccionarse. El sensor de nivel de agua está unido en la cubierta del tanque y se usa para controlar su nivel de llenado. El esquema de montaje y operación de este sistema se muestra en la figura.
Para llenar el tanque de calefacción, es necesario cerrar la grúa 3. La grúa 1 y 2 permanece en la posición abierta. Después de llenar la capacidad, la plomería de presión se superpone con una grúa 1. Al final del día, el agua caliente se fusiona en la caldera al abrir la grúa 3. Si el calentador no es necesario, la grúa 3 debe superponerse. y use una caldera en modo normal.
Sistema de calefacción de agua pasiva utilizando colector solar.
Esquema del principio de operación y dispositivo de la batería solar.
Si el tanque de calefacción de agua se usa exclusivamente en la temporada cálida, entonces el colector solar del tipo pasivo hace posible extender el período de uso de energía solar de marzo a octubre. Pasivo tal sistema se llama porque la bomba no se usa en su diseño. La necesidad de sacar el agua por la caldera en este caso también. Sin embargo, los ahorros sustanciales de la energía son indiscutibles.
El elemento principal en tal sistema de calefacción de agua es un colector solar. Para lograr los indicadores máximos de desempeño de este elemento, junto con la confiabilidad y la simplicidad del ensamblaje, se debe prestar especial atención al intercambiador de calor. La práctica ha demostrado que los tubos de acero o de paredes delgadas de cobre son el mejor material de intercambiador de calor. El uso de tuberías de metal-plástico también está permitido, pero su menos es la probabilidad de deformación cuando se expone al calor solar, así como la probabilidad de fugas de agua debido a una variedad de compuestos. Si hay un refrigerador antiguo e innecesario en la casa, en lugar de tuberías puede usar su serpentina.
Montaje e instalación de un calentador de agua solar utilizando una manguera de jardín con sus propias manos
Esquema de la red eléctrica al usar paneles solares.
Para reducir el costo de la construcción de un colector solar y reducir su peso, los tubos metálicos pueden reemplazarse con una simple manguera de jardín, torciéndola en una espiral con sus propias manos. Su ventaja es la ausencia de compuestos adicionales, eliminando la fuga, bajo costo, la posibilidad de resumir el agua del colector directamente a la tubería.
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Para la construcción de un calentador de agua solar con un colector de la manguera del jardín necesitaremos:
- vidrio de ventana;
- manguera de jardín;
- Hoja de polipropileno o policarbonato celular para la base.
Material de la manguera - caucho o PVC reforzado. Diámetro interior: no menos de 19 mm para reducir el nivel de resistencia hidráulica. El grosor de la pared de la manguera no es inferior a 2,5 mm. Al elegir un color para dar preferencia a los tonos negros o oscuros para mejorar el calor. El vidrio debe ser elegido por la ventana, sin recubrimientos selectivos, ya que la película de polímero y el vidrio orgánico de la radiación de las olas de larga duración, y el llamado vidrio I refleja la onda corta. Al elegir entre el acristalamiento individual y doble, la regla debe guiarse por la regla: si el calentador se usará con más frecuencia en la temporada cálida, entonces la preferencia es mejor darle un acristalamiento individual si la temporada fría es doble. La brecha entre la espuma y el vidrio se puede sellar con sus propias manos con silicona, pegamento a base de agua o almohadilla de espuma simple. La distancia entre el vidrio y la manguera es de 1.2- 2 mm.
El principio de acción de dicho calentador de agua radica en un tipo de trampa térmica: los rayos del sol caen a través del vidrio, la manguera se calienta, lo que, a su vez, también da el calor, persistente dentro del alojamiento del calentador de agua bajo la condición de su estanqueidad Como base para el calentador de agua, en lugar de una hoja de espuma, un marco de madera con un fondo sólido y una capa entre la parte inferior y se puede usar el colector en forma de papel de aluminio y una alfombra de goma.
La instalación del calentador de agua solar de la manguera de jardín se muestra en el diagrama.
Al instalar el calentador de agua, debe saber con sus propias manos que la caldera debe estar en un nivel de al menos 60 cm por encima del borde superior del colector solar para proporcionar un efecto de termófono estable. La longitud de la tubería de suministro entre el colector y la caldera debe ser tan corta para reducir la fuerza de fricción al fluir agua.
Esquema de bobina para calderas.
Para reducir la pérdida de calor, las conclusiones de la manguera y la tubería deben estar aisladas térmicamente. Para el aislamiento térmico en interiores, así como en porciones cortas de la tubería, se puede usar el aislamiento de espuma de polietileno para estos fines para estos fines. Para el aislamiento térmico de conclusiones externas y tuberías de más de 3 m, es mejor usar espuma de poliuretano de aluminio. Para conectar la manguera a la tubería, la abrazadera se usa para las tuberías de goma.
Primero debes llenar la manguera con agua y liberar aire fuera de él: cerramos la grúa 2 y abremos la grúa de agua caliente 6. El agua del suministro de agua a presión 1 cae en el colector solar 1. Cuando desaparecen las burbujas de aire, Desapareceremos en el agua de drenaje, concluimos que no hay atascos de tráfico aéreo en el colector. Luego abrimos la grúa 2, y el agua fría bajo la acción del efecto termosifona ingresa al calentador. Para detener el trabajo del coleccionista, superponiendo una grúa 3. Un minus de este calentador de agua solar es la necesidad de encender y desactivar periódicamente el suministro de agua al colector de la grúa 3, así como el uso de una caldera para curar el agua en El final del día en el clima nublado y durante la estación fría. De lo contrario, deja de circular.
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Cálculo del rendimiento del calentador de agua pasivo.
Para calcular el rendimiento del calentador de agua pasiva, se necesitarán los siguientes indicadores:- diámetro de la manguera;
- temperatura del aire;
- El número promedio de horas soleadas para el período.
Se sabe que 1 m de la manguera, del diámetro exterior de los cuales es de 25 mm, a la temperatura del aire +25 ºС en un día soleado calienta 3.5 litros de agua a una temperatura de +45 ºС, y con un aumento en la temperatura del aire a +32 ºС en las mismas condiciones - +50 ºС. El indicador anual promedio de la cantidad de sol para Moscú y la región de Moscú es de 5,5 horas, teniendo en cuenta los días nublados. Por lo tanto, con una longitud de la manguera 10 m en el colector, el rendimiento será: 3.5 * 10 * 5.5 = 192.5 L de agua caliente. El límite inferior de la temperatura del aire en el que el trabajo del coleccionista es útil, es +5 ºС. Cuando la temperatura disminuye, el agua del colector debe ser fusionada.
La eficiencia de usar un calentador de agua solar.
Existe una opinión de que Rusia no es adecuada para el uso de energía solar para curar el agua debido a un clima suficientemente frío. Sin embargo, éste no es el caso. Para determinar si los calentadores solares son efectivos en nuestras latitudes, operaremos con un concepto de este tipo como la insolación (la cantidad de energía solar que cayó en la superficie del suelo). En el territorio de Rusia, la tasa anual de insolación varía de 800 a 1900 kW / m2. En la región de Moscú, este indicador es de 1100 kWh / m2. Por ejemplo, en Alemania, con un indicador de insolación similar, tales sistemas cubren el área total de más de 6 millones de m2.
Los calentadores solares son completamente aplicables en las latitudes promedio de nuestro país. Son capaces de ahorrar hasta el 60% de la electricidad. Según los estudios realizados por el Instituto Alemán de Física de la Construcción, la familia promedio de 4 personas consume un promedio de 4400 kWh en un año. Dichas cantidades de energía pueden producir módulos solares con un área de solo 34 m2. E incluso si el calentador de agua solar hecha por sus propias manos dará paso a un análogo de producción industrial, el ahorro de energía aún sigue siendo tangible.