Escalfadors solars d’aigua casolans

Què és un escalfador d’aigua solar

Un col·lector (escalfador d’aigua) és un dispositiu que recull l’energia dels rajos del sol i la converteix en calor. El sol escalfa el refrigerant del col·lector, que després s’utilitza per subministrar i escalfar aigua calenta o per generar electricitat.

Els dispositius associats a l’energia del sol es poden anomenar correctament instal·lacions solars o col·lectors solars (del nom de l’antic déu solar grec Helios).

Els escalfadors solars moderns d’aigua poden ser complexos, però qualsevol propietari d’una casa privada pot fabricar un dispositiu de manera independent per a les seves pròpies necessitats. El més important és esbrinar per a què serveix aquest dispositiu.

Tres col·lectors satisfan plenament les necessitats d’aigua calenta i calefacció de la família

Àmbit d’ús de les plantes solars

Al nostre país, molta gent encara associa la frase escalfador d’aigua solar amb un dipòsit negre al sostre d’una cabina de dutxes d’estiu, però aquesta tecnologia s’utilitza amb èxit a tot el món. Els captadors solars són habituals a les regions del sud d’Europa. Els residents de cases particulars a Itàlia, Espanya i Grècia estan obligats legalment a utilitzar escalfadors solars d’aigua. Tampoc la Xina es queda enrere d’Occident. Allà s’instal·len escalfadors d’aigua solars a les teulades dels edificis de gran alçada i proporcionen aigua calenta a tots els apartaments. El 2000, hi havia tantes plantes solars al món que, juntes, ocuparien més de 71 milions de m2... Quasi 15 milions de m2 serien europeus.

Els captadors solars de buit ocupen gairebé completament els sostres dels nous edificis xinesos

Aquests dispositius s’utilitzen per al subministrament d’aigua calenta sanitària de locals i edificis industrials, calefacció de cases particulars, edificis d’oficines, tallers. Són més demandats a la indústria alimentària i tèxtil, ja que és en aquesta zona on hi ha molts processos de producció que utilitzen aigua calenta.

En el sector privat, cada persona d'Alemanya representa 0,14 m2 de superfície de captadors solars, d'Àustria (0,45 m2), de Xipre (0,8 m2) i de Rússia (0,0002 m2). La intensitat de la il·luminació solar a Rússia és només 0,5 kWh / m2 inferior a la del sud d'Alemanya. Això significa que la baixa popularitat dels captadors solars a les regions del nord no es deu a motius geogràfics.

Amb un ampli sistema de col·lectors, fins i tot es pot escalfar aigua de la piscina

Opció de disseny d’estiu

La placa negra absorbeix calor i la transfereix al refrigerant que es mou pels tubs (aigua o anticongelant). El vidre té 2 funcions: permet que la radiació solar passi a l'intercanviador de calor i serveix de protecció contra les precipitacions i el vent, que redueixen el rendiment de l'escalfador. Totes les connexions estan fetes hermèticament perquè la pols no entri dins i el vidre no perdi transparència. De nou, la calor dels rajos del sol no hauria de ser ventilada per l'aire exterior a través de les esquerdes; en depèn d'això el funcionament eficient del col·lector solar.

Començant

Abans de construir un captador solar, cal fer els càlculs adequats i determinar quanta energia ha de generar. Però no hauríeu d’esperar una alta eficiència d’una instal·lació de fabricació pròpia. Esbrinant que n’hi haurà prou, podeu continuar.

El treball es pot dividir en diverses etapes principals:

1. Feu una caixa
2. Feu un radiador o un bescanviador de calor
3. Feu una cambra d’avanç i conduïu
4. Muntar el col·lector

Per fer una caixa per a un col·lector solar amb les vostres pròpies mans, haureu de preparar un tauler tallat de 25-35 mm de gruix i 100-130 mm d’amplada. El seu fons ha de ser de textolita, equipat amb costelles.També s’ha d’aïllar bé amb escuma (però es prefereix la llana mineral), cobert amb una làmina galvanitzada.

Un cop preparada la caixa, és hora de jugar amb l'intercanviador de calor. Seguiu les instruccions:

1. Cal preparar 15 canonades metàl·liques de parets primes de 160 cm de llargada i de dues polzades de 70 cm de llarg
2. En els dos tubs engrossits, es perforen forats del diàmetre dels tubs més petits en els quals s’instal·laran. En aquest cas, heu d’assegurar-vos que són coaxials per un costat, el pas màxim entre ells és de 4,5 cm
3. La següent etapa: totes les canonades s’han de muntar en una sola estructura i soldar-les de forma segura
4. L'intercanviador de calor es munta sobre una xapa galvanitzada (prèviament fixada a la caixa) i es fixa amb pinces d'acer (es poden fabricar pinces de metall)
5. Es recomana pintar la part inferior de la caixa amb un color fosc (per exemple, negre): absorbirà millor la calor solar, però per reduir les pèrdues de calor, els elements externs es pinten de blanc
6. Cal completar la instal·lació del col·lector instal·lant un tap de vidre a prop de les parets, sense oblidar el segellat fiable de les juntes
7. Es deixa una distància de 10-12 mm entre els tubs i el vidre.

Llegiu-ne més: Com triar una campana de cuina: per tipus, per potència, per soroll

Queda per construir un dispositiu d’emmagatzematge del col·lector solar. El seu paper el pot tenir un contenidor segellat, el volum del qual varia d’uns 150-400 litres. Si no podeu trobar un tal canó, podeu soldar-ne diversos de petits.

Igual que el col·lector, el tanc d’emmagatzematge està completament aïllat contra la pèrdua de calor. Queda per fer una cambra d’avanç: un petit recipient amb un volum de 35-40 litres. Ha d’estar equipat amb un dispositiu de llançament d’aigua (aixeta articulada).

Queda l’etapa més crucial i important: muntar el col·lector junts. Podeu fer-ho d'aquesta manera:

1. En primer lloc, heu d’instal·lar una càmera avançada i una unitat. Cal assegurar-se que el nivell de líquid en aquesta última sigui 0,8 m inferior al de la cambra frontal. Atès que l’aigua d’aquests dispositius pot acumular-se molt, cal pensar com es superposaran de forma fiable
2. El col·lector es troba al terrat de la casa. Segons la pràctica, es recomana fer-ho al costat sud, inclinant la unitat en un angle de 35-40 graus cap a l'horitzó.
3. Però cal tenir en compte que la distància entre l’emmagatzematge i l’intercanviador de calor no ha de superar els 0,5-0,7 m, en cas contrari les pèrdues seran massa importants
4. Al final, hauria de sortir la següent seqüència: la càmera avançada ha d’estar situada per sobre de la unitat, l’última, per sobre del col·lector.

Arriba l'etapa més crucial: cal connectar tots els components junts i connectar la xarxa de subministrament d'aigua al sistema acabat. Per fer-ho, haureu de visitar una botiga de fontaneria i adquirir els accessoris necessaris, adaptadors, racons i altres vàlvules d’aturada. Es recomana connectar seccions d'alta pressió amb una canonada de 0,5 "de diàmetre i baixa pressió - 1".

La posada en servei es realitza de la següent manera:

1. La unitat s’omple d’aigua a través del forat inferior de desguàs
2. Es connecta una càmera avançada i s’ajusten els nivells de fluid
3. Cal caminar pel sistema i comprovar que no hi hagi fuites
4. Tot està a punt per al seu ús diari

Podeu fer un captador solar amb les vostres mans prou ràpidament, no és una feina molt difícil. Per utilitzar-lo al país, a l’estiu, no necessiteu circuits complexos ni equips especials:

• Si només es necessita aigua a l'exterior (dutxa exterior, aigua calenta per rentar, piscina, rentar plats, altres necessitats de la llar), el dipòsit també s'instal·la a l'exterior.
• Quan es necessiti aigua a la casa, el dipòsit s’instal·larà a l’interior.
• En aquest sistema, hi ha una circulació natural de líquid, de manera que el dipòsit s’ha d’instal·lar 8-10 centímetres per sobre del nivell de la bateria.
• Per connectar el dipòsit a la bateria (absorbent), necessiteu canonades d’un cert diàmetre.
• Amb una gran longitud del sistema, és millor instal·lar una bomba que millori el moviment del refrigerant.

Col·lector solar fabricat amb canonades metall-plàstic

Tipus de captadors solars

Els enginyers han desenvolupat concentradors plans, tubulars amb buit, concentradors amb reflectors cilíndrics parabòlics, antenes, torres solars i altres tipus d’instal·lacions. Els més populars per a ús domèstic són els escalfadors d’aigua plans i de buit.

Taula: característiques comparatives dels col·lectors plans i de buit

Característiques dels escalfadors solars d’aigua de panell pla

El dispositiu és un panell, a l'interior del qual hi ha tubs de coure amb un revestiment fosc. Escalfen aigua, que després es recull en un dipòsit i s’utilitza per al subministrament d’aigua calenta (subministrament d’aigua calenta). Si fabriqueu el col·lector vosaltres mateixos, es poden substituir components cars per materials disponibles:

• en lloc de canonades de coure, podeu treure acer, polietilè o simplement un radiador d’una nevera antiga;
• un marc de fusta es pot substituir per un de metall, tot i que pesa més;
• l’absorbidor cromat substituirà la pintura negra habitual;
• una làmina de vidre o policarbonat cel·lular servirà de tapa protectora i l’escuma servirà d’escalfador.

El més important és assegurar l'estanquitat del panell, però per a això n'hi ha prou amb segellar totes les costures amb silicona de construcció. El principal desavantatge d’aquests dispositius és que el refrigerant escalfat irradia calor a l’aire i es refreda una mica abans d’entrar al dipòsit d’emmagatzematge. L'ús d'aïllament tèrmic i segellat de costures està dissenyat per combatre precisament aquest efecte.

Les parts cares d’un col·lector industrial es poden substituir per altres de més econòmiques, per exemple, es poden utilitzar tubs d’acer en lloc de tubs de coure i el marc del dispositiu pot ser de fusta

Si no es treu aigua del col·lector pla, en un calorós dia assolellat pot escalfar fins a 190-210 ° C, cosa que pot provocar la ruptura de les canonades amb un refrigerant o elements de connexió. Per a aquells que ocasionalment utilitzen un escalfador solar d’aigua, és important instal·lar un dipòsit d’emmagatzematge que pugui eliminar l’excés de pressió a les canonades. Una altra opció és utilitzar oli mineral en lloc d’aigua com a dissipador de calor. El seu punt d’ebullició és més elevat, cosa que redueix el risc de danys al sistema. En aquest cas, es necessita un intercanviador de calor, en el qual l’oli transferirà la calor acumulada a l’aigua sense contacte directe.

Els captadors solars plans són més econòmics i fàcils de fabricar, però només són adequats per a ús estiuenc al país o com a escalfador d’aigua auxiliar. Utilitzeu-los només per a ACS.

Característiques dels col·lectors de buit

Aquest tipus d’escalfador solar d’aigua consta de tubs individuals, cadascun dels quals es troba en un entorn sense aire. Aquest disseny va permetre reduir les pèrdues de calor durant el trajecte des del col·lector fins al dipòsit d’emmagatzematge i augmentar l’eficiència del sistema.Gràcies a això, els aspiradors funcionen perfectament durant les estacions canviants (tardor, primavera) i a l’hivern.

El col·lector de buit consta de tubs situats en un entorn sense aire

Els tubs de coure també s’utilitzen en escalfadors d’aigua solars al buit, ja que aquest material proporciona una bona transferència de calor i higiene alhora. La resta d’elements són similars: vidre (borosilicat per a una millor transmissió de calor), a sota hi ha una capa absorbent de color negre, un tub amb un suport de calor i un substrat. És més fàcil assegurar l'estanquitat del sistema, ja que només hi ha una costura: la connexió entre el tub i el tanc d'emmagatzematge.

Les canonades separades es connecten a la canonada principal de l'escalfador d'aigua al buit

L’aigua freda s’escalfa gradualment per contacte alternatiu amb tubs de coure calents. Aquesta és l'única manera de dissipar la calor d'una planta solar al buit, per la qual cosa és important proporcionar-li un flux regular d'aigua freda, és a dir, utilitzar aigua calenta durant tot el dia. Per augmentar la durabilitat del sistema, s’utilitza anticongelant com a refrigerant en col·lectors solars al buit. Tolera bé l'escalfament de fins a 300 ° C i no es congela quan la temperatura del dispositiu baixa a -40 ° C en un dia ennuvolat.

Per al subministrament d’aigua calenta durant tot l’any i la calefacció d’una casa de camp, cal un col·lector solar al buit. És més car, però més eficient i fiable que un pla.

És impossible crear un captador solar de buit de ple dret amb les vostres pròpies mans: fer un tub de parets gruixudes amb vidre de borosilicat és impensable en condicions artesanals. Per tant, una opció més fiable seria comprar frascos de fàbrica (s’ofereixen varietats coaxials i de plomes) i muntar l’escalfador d’aigua solar al lloc. Però, com que fins i tot aquest treball requereix de notables serrallers, és millor comprar un producte acabat amb una garantia del fabricant.