Lo scaldacqua solare è un tipo di collettore che accumula la radiazione solare, convertendolo per riscaldare e produce acqua calda per le esigenze dei consumatori. L'idea di utilizzare l'energia solare per il riscaldamento dell'acqua è nata a lungo. Quindi, il prototipo di un moderno scaldabagno solare è stato creato nel XVIII secolo in Svizzera. Ad oggi, questo metodo di riscaldamento dell'acqua è abbastanza popolare. Il leader mondiale sull'uso e la produzione di riscaldatori solari è tradizionalmente la Cina. In questo paese, 60 milioni di famiglie utilizzano energia solare per il riscaldamento dell'acqua. E in Israele, l'85% degli appartamenti ha riscaldatori solari. Inoltre, il loro uso è regolato dalla legge, che è valido dal 1976 e obbliga a costruire alloggi utilizzando tali sistemi.
Schema del sistema fotoelettrico solare.
I riscaldatori di acqua hanno diversi vantaggi. Innanzitutto, consentono solo se non essere eliminati affatto, quindi ridurre significativamente il consumo di portatori di energia tradizionali, come gas ed elettricità. In secondo luogo, riducono le emissioni di anidride carbonica nella quantità, direttamente proporzionale all'energia savolizzabile, riducendo così l'effetto serra.
Buck per il riscaldamento dell'acqua con le proprie mani
Schema dei moduli solari.
Lo scaldaletto solare più comune è una doccia estiva. Puoi costruire un tale sistema di acqua calda con le tue mani. È completamente facile. La base è un serbatoio per l'acqua, che è riscaldato dalla radiazione solare. Nonostante la sua primitività, tale struttura è abbastanza capace di soddisfare il bisogno di acqua calda nella stagione calda.
Il più grande svantaggio di questo metodo di riscaldamento è che, nonostante la temperatura sufficientemente elevata dell'acqua nel serbatoio durante il giorno (a volte fino a 45 ° C), cade durante la notte. Al fine di ridurre la perdita di calore di notte, è necessario isolare il serbatoio durante la notte, o unire i resti di acqua calda in un serbatoio riscaldato. Tale serbatoio può fungere da gas o caldaie elettriche, ampiamente utilizzate nelle famiglie. La scelta della caldaia come unità è giustificata anche perché in un giorno nuvoloso l'acqua nel serbatoio non riscalderà 30ºС, e in ogni caso deve riscaldare.
Tale riscaldatore fatto dalle sue mani servirà da modo affidabile ed economico per guarire in estate e verrà rapidamente a pagare per se stesso.
Scegliere questo tipo di riscaldatore solare, è necessario tenere conto dei diversi inconvenienti:
- la necessità di riempire ogni giorno e unire il serbatoio;
- In una giornata nuvolosa, l'acqua nel serbatoio non è riscaldata sopra i 30ºС.
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Installazione del serbatoio dell'acqua
Schema del riscaldamento dell'acqua Heliosystem.
Per la costruzione di un serbatoio solare dell'acqua, ne avremo bisogno:
- serbatoio di riscaldamento;
- caldaia;
- Tubo d'acqua con tre gru;
- Sensore del livello dell'acqua.
È possibile utilizzare qualsiasi serbatoio dell'acqua come serbatoio di riscaldamento: cannone d'acciaio, cubo o anche un tubo di diametro di grandi dimensioni. Tuttavia, il più conveniente per l'installazione e l'uso è uno speciale serbatoio in polietilene per l'anima estiva con un volume fino a 300 litri. Ha una forma piatta, leggero, verniciato nero, non ruggine. Tutto ciò fornisce un assorbimento del calore razionale e un'installazione semplice con le proprie mani. Per l'approvvigionamento idrico, devono essere selezionati tubi metallica o polipropilene per acqua fredda. Il sensore del livello dell'acqua è fissato sul coperchio del serbatoio e viene utilizzato per controllare il suo livello di riempimento. Schema di montaggio e operativo di questo sistema è mostrato nella figura.
Per riempire il serbatoio del riscaldamento, è necessario chiudere la gru 3. La gru 1 e 2 rimangono nella posizione aperta. Dopo aver riempito la capacità, l'impianto idraulico della pressione è sovrapposto da una gru 1. Alla fine della giornata, l'acqua riscaldata è fusa nella caldaia aprendo la gru 3. Se il riscaldatore non è necessario, la gru 3 dovrebbe essere sovrapposta e utilizzare una caldaia in modalità normale.
Sistema di riscaldamento idrico passivo con collettore solare
Schema del principio di funzionamento e dispositivo della batteria solare.
Se il serbatoio del riscaldamento dell'acqua viene utilizzato esclusivamente nella stagione calda, il collettore solare del tipo passivo consente di estendere il periodo di utilizzo dell'energia solare da marzo a ottobre. Passivo tale sistema è chiamato perché la pompa non è utilizzata nel suo design. La necessità di attirare l'acqua per caldaia anche in questo caso. Tuttavia, i notevoli risparmi energetici sono indiscutibili.
L'elemento principale in tale sistema di riscaldamento idrico è un collettore solare. Al fine di ottenere i massimi indicatori di prestazione di questo elemento, insieme all'affidabilità e alla semplicità del montaggio, è necessario prestare particolare attenzione allo scambiatore di calore. La pratica ha dimostrato che i tubi a pareti sottili in acciaio o rame sono il miglior materiale dello scambiatore di calore. L'uso di tubi in plastica metallica è anche consentito, ma il loro meno è la probabilità di deformazione se esposta al calore solare, nonché la probabilità di perdite d'acqua a causa di una varietà di composti. Se c'è un vecchio frigorifero inutile in casa, poi invece di tubi puoi usare la sua serpentina.
Assemblaggio e installazione di uno scaldabagno solare con un tubo da giardino con le tue mani
Schema della griglia di potenza quando si utilizzano i pannelli solari.
Per ridurre il costo della costruzione di un collettore solare e ridurre il suo peso, i tubi metallici possono essere sostituiti con un semplice tubo da giardino, torcendolo in una spirale con le loro mani. Il suo vantaggio è l'assenza di composti aggiuntivi, eliminando la perdita, a basso costo, la possibilità di riassumere l'acqua dal collettore direttamente alla pipeline.
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Per la costruzione di uno scaldabagno solare con un collezionista dal tubo del giardino Avremo bisogno di:
- vetro della finestra;
- tubo da giardino;
- Polypropilene o foglio di policarbonato cellulare per la base.
Materiale del tubo - Gomma o PVC rinforzato. Diametro interno - non inferiore a 19 mm per ridurre il livello di resistenza idraulica. Lo spessore della parete del tubo non è inferiore a 2,5 mm. Quando scegli un colore per dare la preferenza a toni neri o scuri per migliorare il calore. Il vetro deve essere scelto dalla finestra, senza rivestimenti selettivi, poiché il film polimerico e il vetro organico ritardano male la radiazione a onde lunghe, e il cosiddetto I-Glass riflette la corta. Quando si sceglie tra la vetratura singola e doppia, la regola dovrebbe essere guidata dalla regola: Se il riscaldatore verrà utilizzato più spesso nella stagione calda, allora la preferenza è meglio dare vetri singoli se la stagione fredda è doppia. Il divario tra la schiuma e il vetro può essere sigillato con le proprie mani usando il silicone, la colla a base d'acqua o un semplice tampone di schiuma. La distanza tra il vetro e il tubo è 1,2- 2 mm.
Il principio di azione di un tale scaldabagno si trova in una specie di trappola termica: i raggi del sole cadono attraverso il vetro, il tubo è riscaldato, che, a sua volta, dà anche il calore, persistente all'interno dell'alloggiamento del riscaldatore dell'acqua sotto la condizione di la sua tensione. Come base per lo scaldabagno, invece di un foglio di schiuma, un quadro di legno con un fondo solido e uno strato tra il fondo e il collettore nella forma di un foglio e un tappeto di gomma possono essere utilizzati.
L'installazione dello scaldabagno solare dal tubo del giardino è raffigurato nel diagramma.
Quando si installa lo scaldabagno, dovresti sapere con le tue mani che la caldaia deve essere ad un livello di almeno 60 cm sopra il bordo superiore del collettore solare per fornire un effetto termofono stabile. La lunghezza del tubo di alimentazione tra il collettore e la caldaia deve essere breve per ridurre la forza di attrito durante l'acqua che scorre.
Schema di bobina per caldaia.
Per ridurre la perdita di calore, le conclusioni del tubo e la pipeline devono essere isolate termicamente. Per l'isolamento termico all'interno, così come in parti corte della tubazione, l'isolamento della schiuma di polietilene per questi scopi può essere utilizzata per questi scopi. Per l'isolamento termico di conclusioni esterne e condotte di oltre 3 m, è meglio usare la schiuma poliuretanica del foglio. Per collegare il tubo alla pipeline, il morsetto viene utilizzato per tubi in gomma.
Per prima cosa è necessario riempire il tubo con acqua e rilasciare aria da esso: chiudiamo la gru 2 e apriremo la gru di acqua calda 6. L'acqua dalla pressione dell'acqua di pressione 1 cade nel collettore solare 1. Quando le bolle d'aria scompaiono, Spieghiamo nell'acqua di scarico, concludiamo che non ci sono ingorghi di traffico aereo nel collezionista. Quindi apriamo la gru 2, e l'acqua fredda sotto l'azione dell'effetto termosifone entra nel riscaldatore. Per fermare il lavoro del collezionista, sovrapponendo una gru 3. Un minus di questo scaldacqua solare è la necessità di accendere e accendere periodicamente l'alimentazione dell'acqua al collettore della gru 3, così come l'uso di una caldaia per guarire l'acqua a la fine della giornata in tempo nuvoloso e durante la stagione fredda. Altrimenti, cessa di circolare.
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Calcolo delle prestazioni dello scaldabagno passivo
Per calcolare le prestazioni dello scaldabagno passivo, saranno necessari i seguenti indicatori:- diametro del tubo flessibile;
- temperatura dell'aria;
- Il numero medio di ore di sole per il periodo.
È noto che 1 m del tubo, il cui diametro esterno è di 25 mm, a temperatura dell'aria +25 ºS in una giornata di sole riscalda 3,5 litri di acqua a una temperatura di +45 ºS, e con un aumento della temperatura dell'aria a +32 ºС su Le stesse condizioni - +50 ºС. L'indicatore medio annuo del numero di sole per Mosca e la regione di Mosca è di 5,5 ore, tenendo conto dei giorni nuvolosi. Pertanto, con una lunghezza del tubo 10 m nel collettore, la prestazione sarà: 3,5 * 10 * 5,5 = 192,5 l di acqua riscaldata. Il limite inferiore della temperatura dell'aria in cui il lavoro del collezionista è utile, è +5 ºС. Quando la temperatura diminuisce, l'acqua dal collettore deve essere fusa.
L'efficienza di utilizzare uno scaldabagno solare
C'è un'opinione che la Russia non sia adatta per l'uso dell'energia solare per guarire l'acqua a causa di un clima sufficientemente freddo. Tuttavia, questo non è il caso. Al fine di determinare se i riscaldatori solari sono efficaci nelle nostre latitudini, opereremo con un tale concetto come insolazione (la quantità di energia solare che cade sulla superficie del terreno). Sul territorio della Russia, il tasso annuo di insolazione varia da 800 a 1900 kW / m2. Nella regione di Mosca, questo indicatore è 1100 kWh / m2. Ad esempio, in Germania, con un simile indicatore di insolazione, tali sistemi coprono l'area totale di oltre 6 milioni di m2.
I riscaldatori solari sono pienamente applicabili nelle latitudini medi del nostro paese. Sono in grado di risparmiare fino al 60% dell'elettricità. Secondo gli studi condotti dall'istituto tedesco della fisica della costruzione, la famiglia media di 4 persone consuma una media di 4400 kWh in un anno. Tali quantità di energia possono produrre moduli solari con un'area di soli 34 m2. E anche se lo scaldacqua solare realizzato dalle proprie mani cederà il posto a un analogo di produzione industriale, il risparmio energetico rimane ancora tangibile.