Calentadores de agua con energía solar para el hogar.

El cuerpo celeste es la fuente de energía más poderosa que conoce la humanidad. La luz solar se puede convertir en energía eléctrica y térmica. En este artículo nos interesará precisamente la energía térmica, que recibimos del sol de forma totalmente gratuita y es inagotable. Los dispositivos como los calentadores de agua solares convierten la energía del sol en energía térmica. Los dispositivos de fábrica tienen un buen rendimiento y le permiten organizar la calefacción de una casa privada. Hay artesanos que fabrican estos dispositivos por su cuenta. Los calentadores solares de agua calientan el agua de forma gratuita para calentar el hogar o para la caldera, donde ya emite calor para calentar el agua que se usa para lavar. Dichos dispositivos tienen una demanda entre los propietarios de casas privadas y cabañas de verano. En este artículo hablaremos sobre el principio de funcionamiento de los calentadores de agua solares, sus tipos, principales fabricantes y precios.

Principio de funcionamiento del calentador de agua solar

Primero, averigüemos cómo funcionan los calentadores de agua solares. Consideraremos el funcionamiento de dicho dispositivo utilizando el ejemplo de un modelo de fábrica de un calentador de agua al vacío. Calienta el agua en invierno sin problemas. El rendimiento en invierno es, por supuesto, menor que en verano. El diseño del calentador de agua es una batería, que consta de varios tubos de vidrio hechos de vidrio de cuarzo. Cada uno de estos tubos contiene un tubo de cobre pintado de negro. Estos tubos interiores contienen el medio de calentamiento. Se crea un vacío en los tubos de vidrio para que no haya pérdida de calor del circuito interno. Además, la aspiradora protege la batería de las influencias ambientales. Todas las tuberías están conectadas a un colector horizontal por el que circula el refrigerante. Los tubos de vacío absorben la energía solar y la liberan al agua.

Principio de funcionamiento del calentador de agua solar
Este sistema funciona de la siguiente manera:

• El líquido de trabajo (el líquido no tiene que ser agua) se evapora bajo la influencia de la luz solar y el vapor sube hasta la parte superior del bulbo de vidrio;
• El vapor entra en contacto con el agua a través de la pared, que circula por el colector. El vapor emite energía térmica, se enfría y se vuelve líquido nuevamente;
• Bajo la acción de la gravedad, el líquido fluye hacia abajo y así se cierra el ciclo;
• El colector del calentador de agua está conectado por medio de tuberías a la caldera de calentamiento indirecto. Allí, el agua ya está calentada, que circula en el circuito de calefacción o suministro de agua. El refrigerante se hace circular mediante una bomba.

El vidrio de cuarzo del que están hechos los tubos de vacío transmite ondas ultravioleta. El vidrio ordinario los detiene. Gracias a la transmisión de luz ultravioleta, la energía solar se absorbe cuando está nublado y durante la temporada de invierno. Es muy difícil hacer un diseño así en casa.

Hay calentadores de agua con un principio de funcionamiento menos complejo. En los calentadores de agua por gravedad, la energía térmica se transfiere sin intermediarios. Por lo general, en su diseño hay una bobina (cobre, aluminio) sobre un sustrato de metal o sin él. La pared trasera de la caja está revestida con materiales aislantes del calor. La bobina está conectada al tanque de almacenamiento mediante tuberías. La bobina y la placa (también llamada absorbente) están pintadas de negro para una mejor absorción de la luz solar. La parte superior de la caja está cubierta con vidrio, policarbonato, etc. Y también se ha realizado un aislamiento minucioso para evitar la precipitación, la suciedad, la caída de polvo.

Un calentador de agua tan simplificado funciona de manera efectiva solo cuando hace buen tiempo.Pero debido a la simplicidad del diseño, estos calentadores de agua se fabrican con mayor frecuencia a mano. Además, existe otra opción para conseguir un calentador de agua que funcione con energía solar gratuita. Se instalan paneles solares que generan electricidad. Y esta electricidad hace funcionar un calentador de agua convencional. Este sistema también puede funcionar durante todo el año.

Camino verde

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El sol calienta la tierra todos los días y es completamente gratis. Un cálculo simple muestra que con un consumo mensual de agua para lavar 100 litros por persona, entonces se deben gastar alrededor de 90 kW * hora por mes o 1080 kW * hora por año en calentarlo. Al mismo tiempo, en un día de verano en Kiev, cuando hace buen tiempo, el sol envía 1 kW * hora de energía por hora a un sitio con un área de 1 m2, o en promedio 8 kW * hora por día. Obviamente, si puede usar al menos parte de esta energía solar gratuita para el suministro de agua caliente, puede obtener ahorros significativos. Agua caliente con tanque calefactor El sistema de agua solar más simple para un hogar es un tanque de calefacción. Este es solo un recipiente para agua, que se calienta con los rayos del sol durante el día.

colectores negros externos hechos de tubos de plástico para calentar agua

Sin embargo, un calentador solar tan simple es muy eficaz para suministrar agua caliente en verano y se usa ampliamente para la llamada "ducha de verano".

Mapa de radiación solar de Ucrania

Insolación solar El concepto de actividad solar en la ciencia moderna está asociado con el término "insolación solar". Se entiende por insolación la cantidad de radiación recibida durante una hora de luz o, simplemente, el grado de "exposición" de 1 m2. tierra durante un período de tiempo específico. En este contexto, uno no debe dejarse intimidar por el término "radiación", ya que aquí la irradiación solar es un recurso energético potencialmente útil y no una fuente de peligro.

Especificidad de medir el nivel de actividad solar. Los datos necesarios para calcular la insolación solar se envían desde los satélites de la NASA. Los valores obtenidos se reducen a algún indicador promedio, lo que permite sistematizar la información. La dificultad radica en el hecho de que es imposible medir con precisión la cantidad de luz que incide en el suelo, porque el proceso de exposición a la radiación está expuesto a muchos factores, por ejemplo:

• la altura del sitio sobre el nivel del mar y, en consecuencia, la lejanía del sol del área;
• temporada (también hace ajustes al valor de la distancia del sol a la tierra);
• condiciones meteorológicas (nubosidad, niebla, etc.);
• el ángulo de incidencia de los rayos del sol (varía según la hora del día).

Incluso teniendo en cuenta todos los factores anteriores, el valor resultante no puede considerarse universal. Cualquier superficie que evite que la luz solar directa golpee la superficie terrestre afectará la precisión de las lecturas solares. Incluso pequeños detalles como la presencia de vallas en el territorio son importantes.

Desde este punto de vista, las más atractivas son las regiones de Zaporozhye, Dnepropetrovsk y Lugansk, así como el complejo turístico Odessa, Kherson y Simferopol.Se considera que un alto nivel de actividad son indicadores de 5 kWh / m2 / día, y en los territorios enumerados en el período de verano, el coeficiente a menudo excede la marca de 6 unidades (los poseedores del récord aquí son Nikolaev y Kherson con indicadores de 6.03 y 6.04, respectivamente). Pero incluso en períodos más fríos, la instalación de colectores solares no será superflua: el grado medio de exposición por año varía de 3,34 unidades en Lugansk a 3,58 en Simferopol.

Paneles solaresSin embargo, será menos eficaz fuera de la zona costera. Las cifras medias de Ucrania son comparables al coeficiente de actividad solar en el norte de Helsinki: 2,8 frente a 2,41 kWh / m2 / día. Las regiones más desfavorables para el desarrollo de la energía "solar" son Ivano-Frankivsk y Chernivtsi, donde el índice medio del año no supera los 2,99 kWh / m2 / día. Para obtener más información, consulte la tabla del apéndice.

Calentador de agua solar de bricolaje de medios improvisados.

Si el tanque de calefacción está equipado con un tanque para almacenar agua caliente, entonces puede obtener un sistema de calefacción solar aún más eficiente que le proporcionará agua caliente en verano y dará sus frutos en un par de temporadas. Consideremos un calentador de agua solar de este tipo con más detalle. La parte más importante del sistema solar es, por supuesto, el propio tanque de calefacción. Puede ser cualquier recipiente para agua, por ejemplo, un cubo de acero, un barril o varios tubos de gran diámetro. Es mejor utilizar un tanque de ducha de verano de polietileno especial con un volumen de 200-300 litros para este propósito. Dicho tanque tiene una forma plana, racional para la calefacción, no se oxida, está pintado de negro para una mejor absorción del calor y, debido a su bajo peso, se monta fácilmente en el techo. Si dicho tanque simplemente se coloca a la luz solar directa, en un día caluroso y soleado el agua se calienta hasta 40-45 ºС al final del día, lo que es suficiente para las necesidades domésticas. Pero si el agua tibia no se agota por la noche, durante la noche, por la mañana, se enfriará. Por lo tanto, el agua tibia no se puede utilizar durante todo el día. Obviamente, para eliminar este inconveniente, es necesario "detener" la pérdida de calor del agua calentada. Esto se puede hacer aislando el tanque de calefacción al final del día o drenando agua tibia en un recipiente aislado. Dado que la mayoría de los hogares privados usan calderas de gas y eléctricas, es beneficioso usarlas para almacenar agua caliente de un tanque de calefacción. Además, a diferencia del aislamiento del tanque de calefacción, el proceso de drenaje consume menos tiempo, no es necesario subir al lugar donde está instalado el tanque. Además, dado que en un día nublado, el agua en el tanque de calentamiento se calienta solo a 25-30 ºС, en cualquier caso deberá calentarse. La figura muestra un diagrama del funcionamiento del sistema más simple para calentar agua con el sol, que puede ensamblar con sus propias manos. El sistema de calentamiento de agua consta de un tanque de calentamiento, una caldera y un sistema de suministro de agua con tres grifos. Primero, se cierra el grifo (3), se abren los grifos (1) y (2). El agua de la tubería de agua a presión (azul) se suministra al tanque de calefacción. Después de llenar el tanque, la tubería de agua a presión se cierra con un grifo (1). Al final del día, cuando el agua del depósito de calefacción se calienta y necesita vaciarse en la caldera, se abre el grifo (3) para ello. Si no es necesario utilizar el tanque de calefacción, simplemente cierre el grifo (2) y la caldera se utilizará como de costumbre.

Es conveniente controlar el nivel de llenado del tanque con un sensor de nivel de agua, que se puede conectar a la tapa del tanque. Para la plomería, las tuberías de metal-plástico o polipropileno para agua fría son muy adecuadas (ya que hay baja presión en el sistema). Este método de calentamiento de agua es extremadamente simple, pero tiene dos inconvenientes importantes: - el tanque de calentamiento debe llenarse y drenarse diariamente; - Puede obtener agua caliente solo en climas cálidos, cuando la temperatura del aire es superior a +20 ºС.Calentador de agua solar pasivo Para calentar agua con calor solar no solo en climas cálidos, sino también en la temporada baja más fría (marzo, abril, septiembre, octubre), el tanque de calefacción no se puede usar debido a una pérdida de calor demasiado alta. Para ello, será necesario sustituirlo por un colector solar más eficiente. En Internet, puede encontrar muchas descripciones de sistemas solares activos efectivos que requieren el uso de automatización. Pero considere el sistema de calentador de agua solar pasivo más simple y conveniente, es decir, uno que funcione solo sin usar una bomba. En primer lugar, necesitas hacer un colector solar. Si analizamos los múltiples diseños conocidos de colectores solares, podemos llegar a la conclusión de que el factor determinante para la fiabilidad, coste y facilidad de montaje de un colector solar es el material de su intercambiador de calor. Las tuberías más confiables se consideran tuberías de metal, por ejemplo, tuberías de cobre o acero de paredes delgadas, pero son costosas y laboriosas de ensamblar. Además, el intercambiador de calor con tubos metálicos es pesado, lo que requiere una caja resistente y complica la instalación. Los intercambiadores de calor hechos de polipropileno y tuberías de metal-plástico son más convenientes y económicos, pero las deformaciones térmicas cuando se calientan con el sol y una gran cantidad de juntas aumentan la probabilidad de fugas y también aumenta la intensidad del trabajo durante el montaje. Un intercambiador de calor de una manguera de jardín carece de todas estas desventajas. Su ensamblaje consiste solo en el hecho de que la manguera debe fumarse en forma de espiral. La falta de conexiones y la flexibilidad de la manguera garantiza que no haya fugas, y la longitud de la manguera permite que el agua se lleve directamente desde el colector a la tubería dentro de la casa sin conexiones intermedias. En la figura se muestra el colector solar más simple de una manguera de jardín. Consta de un cristal de ventana (1), una manguera (2) y espuma como aislante y una base (3). El principio de su funcionamiento es muy simple: la radiación solar de onda corta pasa a través del vidrio y calienta la manguera con agua. Desde la manguera calentada, comienza la radiación de un espectro de longitud de onda ya largo, que se refleja significativamente en el vidrio. Así, los rayos del sol caen en la llamada "trampa de calor". Al instalar un colector solar, el ángulo de inclinación óptimo será de 35º en verano y de 40º en primavera-otoño. La figura muestra el esquema de conexión del colector solar a la caldera. Antes de que el colector solar comience a calentar agua, es necesario llenar la manguera con agua y desplazar el aire de ella. Para hacer esto, cierre el grifo (2) y abra el grifo caliente del accesorio de plomería (6) para drenar el agua. El agua de la tubería de agua a presión (1) comienza a fluir hacia el colector solar (4). Una vez que las burbujas de aire dejan de mezclarse en el agua de drenaje, significa que no hay tapones de aire en el colector. Luego se abre el grifo 2 y el agua fría de la caldera bajo la influencia del efecto termosifón (cuando el colector es calentado por el sol) comienza a fluir hacia el colector. Para apagar el colector solar y utilizar agua caliente o hacer funcionar la caldera en modo normal, cierre el grifo (3). Como puede ver, el funcionamiento de esta caldera no requiere equipos complejos y costosos, el único inconveniente de un sistema tan simple es que debe abrir y cerrar periódicamente el suministro de agua al colector solar con un grifo (3). En tiempo nublado, el calentamiento del agua por dicho colector solar ocurre parcialmente, el resto será "calentado" por la caldera, lo que aún genera ahorros. Tenga en cuenta que en tiempo nublado o fuera de temporada, la caldera tendrá que encenderse para calentar al final del día, es decir, cuando el agua en el colector ya no se calienta. De lo contrario, cuando el agua se caliente en el colector TEN'om, dejará de circular. Para calcular el rendimiento requerido de un calentador solar, es necesario tener en cuenta que 1 metro de una manguera con un diámetro exterior de 25 mm en un día despejado a +25 ºС calienta 3,5 litros de calor (hasta + 45 ºС) agua.Y a +32 ºС calienta 3,5 litros de agua caliente hasta + 50 ºС. El número medio de horas de sol durante el año en Kiev se muestra en la Tabla 1.

Por ejemplo, si la longitud de la manguera en el colector es de 10 m en mayo, la capacidad del colector solar será de 3,5 l * 10 m * 8 h = 280 litros de agua caliente por día. El límite inferior de la temperatura del aire exterior, en el que se observan ahorros en tiempo despejado, será de +5 a +8 ºС. En condiciones de congelación, es mejor drenar el agua del colector, aunque este diseño es resistente a la congelación.

La manguera para un calentador de agua solar de este tipo está reforzada con goma o PVC. El diámetro interior de la manguera no debe ser inferior a 19 mm, y es posible más. Pero si el diámetro es menor, entonces la resistencia hidráulica del sistema aumenta significativamente, lo que ralentiza la mezcla natural del agua debido al efecto termosifón. Además, escribe iBud.ua, no es recomendable elegir una manguera con un grosor de pared de menos de 2,5 mm, ya que una manguera con paredes delgadas no mantiene bien su forma y a menudo se dobla. Una manguera de jardín no es cara. Entonces, una manguera de PVC reforzada con un diámetro interior de 19 mm y un grosor de pared de 3 mm, según el fabricante, cuesta entre $ 2 y $ 3 por metro. Es preferible elegir una manguera en tonos negros u oscuros para una mejor absorción del calor. Sin embargo, la diferencia no es muy grande. Por ejemplo, una manguera blanca absorbe el calor solar aproximadamente un 5% peor que una manguera negra. Pero el 5% adicional no será superfluo. Para mezclar agua usando el efecto termosifón, la forma de la manguera en sí no importa, ya que el agua en la manguera se calienta uniformemente, la diferencia de niveles entre el agua fría en la caldera y el agua caliente en el colector es importante. Por lo tanto, para que aparezca un efecto termosifón estable, la caldera debe elevarse por encima de la parte superior del colector solar al menos 60 cm. También debe intentar reducir la longitud de la tubería de suministro tanto como sea posible, ya que cuanto más largo sea el tubería, mayor es la fuerza de fricción que evita que el agua fluya del colector al almacenamiento (caldera). Para reducir la pérdida de calor por convención, la parte posterior de la manguera está aislada con espuma. También es necesario sellar el espacio entre el vidrio y la espuma. Para hacer esto, puede colocar una almohadilla de espuma suave entre el vidrio y la espuma, o pegar el vidrio y la espuma con pegamento a base de agua (los adhesivos con un solvente orgánico pueden disolver la espuma). Por ejemplo, puede usar pegamento de espuma o pegamento PVA. Para fijar la forma de la manguera del calentador solar en forma de espiral, se ata a un tubo o barra. Para unirlo a la espuma de poliestireno, simplemente átelo. Es imperativo utilizar vidrio de ventana. La película de plexiglás o polímero no funcionará, ya que son muy deficientes para bloquear la radiación de onda larga. Debe haber un espacio de 12-20 mm entre el vidrio y la superficie de la manguera. El vidrio no debe tener recubrimientos selectivos reflectantes (i-glass), dicho vidrio refleja una parte significativa de la radiación solar.

A la hora de elegir entre acristalamientos simples y dobles, hay dos factores a tener en cuenta. Con doble acristalamiento, menos pérdida de calor, pero más reflectancia de la luz solar. Y dado que cuanto más alta es la temperatura ambiente, menor es la pérdida de calor, resulta que: - si el calentador solar se utilizará principalmente en la estación cálida, entonces el acristalamiento simple es mejor; - si es genial, el doble se vuelve más rentable. Los cables de manguera que salen deben aislarse térmicamente para reducir la pérdida de calor. Para el aislamiento térmico dentro de la habitación climatizada y cuando la longitud de las tuberías de agua no sea superior a 3 m, es suficiente utilizar el aislamiento térmico suave habitual de espuma de polietileno para tuberías. Para secciones más largas, así como para el aislamiento térmico de tuberías externas, es necesario utilizar un aislamiento térmico rígido más potente para tuberías hechas de lámina de espuma de poliuretano.Puede conectar la manguera a la tubería con una abrazadera de goma para tubos; para esto, la manguera se coloca firmemente en la tubería y se sujeta con una abrazadera. Es óptimo que el diámetro interior de la manguera sea igual al diámetro de la tubería en la que se colocará. El diseño descrito de un calentador solar pasivo con colector puede ahorrar hasta un 80% de energía para el suministro de agua caliente en verano y hasta un 40% en primavera y otoño, lo que equivale a unos 400 kWh de energía ahorrada por persona al año. Autor: Igor Solarov Chernivtsi

solicitud

En aproximadamente el 80% del territorio de Ucrania, el nivel de insolación no cae por debajo de 3 unidades, lo que, en comparación con otros países europeos, es un resultado muy prometedor. Esto significa que la instalación de colectores solares puede convertirse en una nueva ronda en el desarrollo de tecnologías energéticas tanto en Ucrania como en otras regiones del sur de Europa.

Tabla de insolación solar por ciudades de Ucrania

ene	feb	mar	abr	Mayo	junio	jul	ago	sep	oct	pero yo	dic	año
Simferopol	1,27	2,06	3,05	4,30	5,44	5,84	6,20	5,34	4,07	2,67	1,55	1,07	3,58
Vinnytsia	1,07	1,89	2,94	3,92	5,19	5,3	5,16	4,68	3,21	1,97	1,10	0,9	3,11
Lutsk	1,02	1,77	2,83	3,91	5,05	5,08	4,94	4,55	3,01	1,83	1,05	0,79	2,99
Dnipropetrovsk	1,21	1,99	2,98	4,05	5,55	5,57	5,70	5,08	3,66	2,27	1,20	0,96	3,36
Donetsk	1,21	1,99	2,94	4,04	5,48	5,55	5,66	5,09	3,67	2,24	1,23	0,96	3,34
Zhytomyr	1,01	1,82	2,87	3,88	5,16	5,19	5,04	4,66	3,06	1,87	1,04	0,83	3,04
Uzhgorod	1,13	1,91	3,01	4,03	5,01	5,31	5,25	4,82	3,33	2,02	1,19	0,88	3,16
Zaporizhzhia	1,21	2,00	2,91	4,20	5,62	5,72	5,88	5,18	3,87	2,44	1,25	0,95	3,44
Ivano-Frankivsk	1,19	1,93	2,84	3,68	4,54	4,75	4,76	4,40	3,06	2,00	1,20	0,94	2,94
Kiev	1,07	1,87	2,95	3,96	5,25	5,22	5,25	4,67	3,12	1,94	1,02	0,86	3,10
Kirovograd	1,20	1,95	2,96	4,07	5,47	5,49	5,57	4,92	3,57	2,24	1,14	0,96	3,30
Lugansk	1,23	2,06	3,05	4,05	5,46	5,57	5,65	4,99	3,62	2,23	1,26	0,93	3,34
Lviv	1,08	1,83	2,82	3,78	4,67	4,83	4,83	4,45	3,00	1,85	1,06	0,83	2,92
Nikolaev	1,25	2,10	3,07	4,38	5,65	5,85	6,03	5,34	3,93	2,52	1,36	1,04	3,55
Odessa	1,25	2,11	3,08	4,38	5,65	5,85	6,04	5,33	3,93	2,52	1,36	1,04	3,55
Poltava	1,18	1,96	3,05	4,00	5,40	5,44	5,51	4,87	3,42	2,11	1,15	0,91	3,25
Liso	1,01	1,81	2,83	3,87	5,08	5,17	4,98	4,58	3,02	1,87	1,04	0,81	3,01
Sumy	1,13	1,93	3,05	3,98	5,27	5,32	5,38	4,67	3,19	1,98	1,10	0,86	3,16
Ternopil	1,09	1,86	2,85	3,85	4,84	5,00	4,93	4,51	3,08	1,91	1,09	0,85	2,99
Járkov	1,19	2,02	3,05	3,92	5,38	5,46	5,56	4,88	3,49	2,10	1,19	0,9	3,26
Kherson	1,30	2,13	3,08	4,36	5,68	5,76	6,00	5,29	4,00	2,57	1,36	1,04	3,55
Khmelnitsky	1,09	1,86	2,87	3,85	5,08	5,21	5,04	4,58	3,14	1,98	1,10	0,87	3,06
Cherkasy	1,15	1,91	2,94	3,99	5,44	5,46	5,54	4,87	3,40	2,13	1,09	0,91	3,24
Chernihiv	0,99	1,80	2,92	3,96	5,17	5,19	5,12	4,54	3,00	1,86	0,98	0,75	3,03
Chernivtsi	1,19	1,93	2,84	3,68	4,54	4,75	4,76	4,40	3,06	2,00	1,20	0,94	2,94

Los primeros calentadores de agua solares

El primer calentador de agua solar se desarrolló en 1767. Fue inventado por un residente común de Suiza: Horace Bnedict de Saussure. En su invención, pudo lograr simplemente hervir agua. Pero entonces ya fue un éxito. Y el inventor suizo empezó a vender sus calentadores de agua.

Horacio Bnedict de Saussure
En 1953, el dispositivo se mejoró en Israel. El científico Zvi Tavor incluso recibió un premio del primer ministro del país por esto. Esta sencilla tecnología de calentamiento de agua sigue siendo popular en nuestro siglo.

Cómo hacer el modelo de calentador de agua solar más simple

La solución de calentador de agua solar más simple es un barril pintado de negro montado en el techo. La tubería intracasa está conectada a este barril y suministra agua caliente a los puntos de distribución.

El barril se puede reemplazar por un abrevadero simple, bastante poco profundo, cerrado con una tapa transparente. En ambos casos, el sistema debe incluir:

• tubería de suministro de agua fría;
• tubería de rebose;
• elementos de bloqueo;
• Tubería de salida de agua calentada.

Sin embargo, en tiempo nublado, ambas opciones se caracterizan por una eficiencia extremadamente baja. En cuanto al uso del comedero, el asunto se complica por la necesidad de mantenerlo en posición horizontal. Esto no permite dar al recipiente tal posición con respecto al sol, en la que se garantiza el máximo calentamiento del agua.

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Variedades de calentadores de agua solares.

Ahora hablemos de los tipos de calentadores de agua solares. Se clasifican según diversas características de diseño.

Por ejemplo, los siguientes calentadores de agua se distinguen por el tipo de circulación del refrigerante:

• Con circulación natural;
• Con forzado.

En el primer caso, el agua circula por sus propiedades físicas. Cuando se calienta, aumenta de volumen, su densidad disminuye. Como resultado, el líquido sube a través de los tubos y el agua fría entra en su lugar. Para que pase la circulación natural, el depósito debe estar encima del colector, y esto no siempre es conveniente.

En el segundo caso, el tanque de almacenamiento está instalado en el sótano y la circulación forzada es proporcionada por bombas especiales. Con una organización de este tipo, el aceite puede desempeñar el papel de portador de calor. Hace muy bien esta función.

Los calentadores de agua se pueden clasificar por diseño de colector:

• Vacío. El refrigerante está en un tubo que está sellado en un matraz de vacío.Esta bombilla está fabricada en cristal de cuarzo que transmite calor solar, además de luz ultravioleta. Estos son diseños altamente eficientes donde la pérdida de calor es mínima. Si se usa agua como portador de calor, entonces se calienta hasta que hierve. Si hay aceite allí, se puede calentar hasta 200-300 grados. Casi todos los calentadores de agua al vacío se fabrican en fábrica y son bastante caros;
• Panel. El diseño es el más sencillo. El colector está pintado de negro, alojado en una carcasa aislada y sellado herméticamente con vidrio, plástico, policarbonato, etc. La eficiencia es pobre. Esto se debe a que el fluido pierde parte de su calor al pasar por el colector. Estas pérdidas suelen ser bastante significativas. Los calentadores de agua solares de panel son adecuados para regiones con alta insolación solar.

Calentador de agua solar de circuito cerrado

Además, los calentadores de agua se pueden clasificar según el tipo de circuito:

• Bucle abierto. Este diseño se utiliza al organizar el suministro de agua caliente a un edificio residencial. El agua actúa como refrigerante, que después de calentarse ya no vuelve al colector. Se gasta en las necesidades del hogar;
• Un circuito cerrado. Se utiliza para calentar un edificio residencial. En este caso, el refrigerante del calentador de agua se mezcla con otro líquido (posiblemente no agua) que se calentó en la caldera principal. En un circuito cerrado, el refrigerante, después de calentar, pasa a través del sistema de calefacción y vuelve al colector nuevamente;
• Dos contornos cerrados. Estos calentadores de agua son versátiles y los más eficientes. Este sistema se puede utilizar para generar agua caliente o calefacción durante todo el año. Habiéndose calentado en el colector, el refrigerante va al intercambiador de calor y transfiere calor al segundo circuito. Y ya el refrigerante en este segundo circuito se consume como agua caliente o para calentar la casa.

El refrigerante también puede ser diferente. El agua, anticongelante, aceite más comúnmente utilizado. También puede subdividir los calentadores de agua de acuerdo con el principio general de funcionamiento en sistemas pasivos y activos.

• Pasivo. La absorción y acumulación de energía se producen por sí mismas sin ningún mecanismo de control. Estos sistemas son simples y no requieren inversiones serias. Para ello hay que pagar con trabajo irregular y subidas de tensión. Un ejemplo es el tanque sobre la ducha de verano, que está pintado de negro. Este suele ser el caso de los sistemas de bucle único. Aquí, el tanque receptor debe estar por encima del colector;
• Activo. No hay inconvenientes en un calentador de agua pasivo. Aquí la energía solar se convierte en energía térmica y se transfiere periódicamente a un tanque de almacenamiento, caldera o directamente a los consumidores. El funcionamiento estable se consigue gracias al sistema de circulación forzada. Este esquema funciona en sistemas con uno y dos circuitos. En tales sistemas, a menudo puede ver bombas, paneles, medidores, etc.

Calentadores de agua solares de fabricantes de confianza

El beneficio económico de comprar una caldera de calefacción depende de varios factores:

• precio alto;
• transferencia de calor;
• periodo de recuperación;
• tiempo de funcionamiento.

No todos los calentadores de agua solares funcionan igual. Cuando se utilizan instalaciones fabricadas con materias primas baratas y de baja calidad, se pueden encontrar problemas de uso: la productividad caerá, los equipos fallarán prematuramente. Para no enfrentarse a la decepción, debe comprar equipos de fabricantes confiables. Averigüemos en qué fabricantes es mejor confiar.

Calentador de agua solar pasivo

A continuación se muestra una lista de fabricantes confiables que fabrican unidades asequibles y de calidad:

• Atmosfera es un fabricante ucraniano que crea instalaciones de vacío y paneles para el apoyo de sistemas de calefacción y calentamiento de agua durante todo el año. Estos calentadores de agua están diseñados para dispositivos con circulación forzada y tienen un alto aislamiento térmico.Hay un lugar en el estuche para instalar sensores de monitoreo. Muchos usuarios han notado el alto rendimiento de los sistemas en climas fríos y lluviosos. Puedes comprar una caldera de 20 mil rublos;
• Side es una empresa china que ha establecido la producción de calentadores de agua solares y dispositivos relacionados necesarios para el mantenimiento y la conexión. En el mercado puede encontrar dispositivos tubulares y de panel, así como soluciones llave en mano para el equipamiento de piscinas, oficinas, plantas de producción, hospitales, escuelas. Las calderas de esta marca todavía están ganando popularidad entre los consumidores domésticos;
• Vaillant auroSTEP plus: colectores solares con excelente calidad de construcción alemana y precio asequible. Puede comprar este sistema por al menos 200 mil rublos y proporcionar a una familia agua caliente para 3 personas;
• SunRain es otro modelo de fabricación china. Estas instalaciones funcionan cuando la temperatura desciende a -50 grados. El fabricante implementa la instalación horizontal e inclinada. Las instalaciones pueden funcionar durante todo el año. Están conectados a un contenedor remoto. El precio de los colectores tubulares es de 40 mil rublos;
• Viessmann Vitosol es un fabricante alemán que produce equipos de calentamiento de agua. La principal diferencia con los análogos de otros fabricantes es el ensamblaje de alta calidad, que cumple completamente con los requisitos establecidos. También hay un sistema anti-vandalismo y anti-granizo;
• YaSolar es una empresa rusa que produce equipos de suministro de agua caliente llave en mano. El conjunto completo consta de un tanque de almacenamiento, un controlador, sensores de calefacción, una estación de bombeo y un respiradero de aire. Los colectores solares producidos bajo esta marca están diseñados para conectarse a sistemas de circulación forzada.

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El cumplimiento de las normas y recomendaciones de seguridad para la conexión de calentadores de agua solares es el principal requisito previo para la puesta en servicio de los sistemas. Si se violan las condiciones de conexión, no se garantiza su funcionamiento efectivo.

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Aplicaciones y requisitos de instalación

Entonces, ¿dónde se aplican los calentadores de agua solares?

• Suministro de agua caliente de una casa particular;
• Calefacción;
• Calefacción de agua para casas de veraneo;
• Agua caliente para las necesidades de la agricultura y la industria.

Calentador de agua solar para calefacción doméstica.

Es importante considerar las recomendaciones de instalación, ya que la eficiencia del calentador de agua dependerá completamente de esto. Estas son algunas de las recomendaciones de los expertos:

• El lugar de instalación puede ser el techo de la casa, fachada, balcón;
• El panel del calentador de agua debe estar necesariamente orientado al sur;
• Al instalar el panel, haga que el ángulo de inclinación sea igual a la latitud de su región;
• Dado que el calentador de agua recibe constantemente energía solar, con poco consumo de agua, se puede formar un estancamiento, donde el refrigerante puede calentarse hasta 300 grados. Por lo tanto, está prohibido utilizar tuberías de plástico y hierro galvanizado. Lo mejor es hacer una bobina de cobre o acero inoxidable;
• Es imperativo aislar los elementos calefactores del calentador de agua para no quemarse accidentalmente;
• Al elegir sujetadores y aislamiento, también se debe tener en cuenta la posibilidad de estancamiento del refrigerante y su fuerte calentamiento. Es decir, es mejor elegir materiales con margen de seguridad. Muchos fabricantes de renombre escriben la temperatura de estancamiento en las especificaciones o en la carcasa del dispositivo. Concéntrese en este valor;
• Los paneles del calentador de agua solar deben ubicarse en un área abierta con máxima exposición al sol. No debe haber objetos altos alrededor que proyecten una sombra;
• Para aumentar la eficiencia del calentador de agua, es necesario sujetarlo en un bastidor especial, si el fabricante ofrece dicho esquema de instalación;
• Durante la instalación, cada tipo de calentador puede tener sus propias características. Aquí debe centrarse en las recomendaciones del fabricante.

Principales fabricantes

Los calentadores de agua solares se utilizan ampliamente en muchos países europeos, China, Turquía, EE. UU., Israel, Arabia Saudita. La producción de estos productos en el mundo crece de manera constante y, junto con la demanda, aumenta el número de empresas de este segmento.

Echemos un vistazo a algunas de las grandes empresas de calentadores de agua solares. Entonces, los principales fabricantes del mercado mundial:

• La empresa italiana produce colectores de vacío KAIROS VT. Disponible en versiones de 15 o 20 tubos;
• El fabricante alemán ofrece tres modelos SKR21, SKR12, SKR6;
• Otra empresa alemana que produce modelos con 6 o 12 tubos. Además, se pueden combinar en bloques para aumentar la potencia del sistema;
• Energía solar Sunrain. Es un fabricante chino que produce calentadores de agua solares;
• Y otra empresa alemana que ofrece dos calentadores de agua bajo las marcas Vitosol 200 y 300. Estos modelos se diferencian en el diseño de la unidad de calefacción;
• Fabricante italiano que produce el modelo Ecotube.

Calentador de agua KAIROS VT

Cabe decir aquí que los productos de estas empresas pertenecen a la clase más alta y cuentan con garantía, pero no todo el mundo puede permitírselo. Por lo tanto, la mayor parte de la demanda del mercado está cubierta por fabricantes poco conocidos.

Por qué los calentadores de agua solares caseros son tan atractivos

Las ventajas de los calentadores de agua solares caseros son bastante obvias:

• los costos de ellos se amortizan con bastante rapidez;
• al igual que los modelos de fábrica, ahorran combustible y, en consecuencia, dinero;
• el producto está listo para su uso casi de inmediato.

Entonces, ahora conoce los conceptos básicos de este tema y está listo para diseñar y fabricar su propio calentador de agua solar. Al hacerlo, podrá reducir significativamente los costos asociados con el mantenimiento de su hogar.

Precios y de que dependen?

En cuanto a las cifras específicas, los calentadores de agua producidos en Rusia costarán entre USD 700 y 800. Este es un modelo de tipo vacío. Aproximadamente los mismos precios para productos chinos similares. Los calentadores de agua de los fabricantes alemanes cuestan entre 800 y 900 euros. Es más caro, pero tienen los sujetadores necesarios en el kit, y se utilizan cobre y acero inoxidable para la fabricación de colectores. Para que ese dinero no se gaste en vano.

Calentador de agua Viessmann Vitosol 200
Los siguientes factores influyen en el precio de un calentador de agua solar:

• Marca;
• Material del cuerpo y del disipador de calor;
• Calidad de construcción;
• el método de colocación del material aislante y el costo del material en sí;
• espesor de vidrio.

Naturalmente, las diferencias de diseño, que se describieron anteriormente, se reflejan en el precio.

Usando energía solar con la ayuda de tecnologías modernas, puede proporcionar fácilmente agua caliente a su casa privada o jardín.
Y necesita hacer una inversión inicial, y luego la instalación funcionará de forma gratuita. Si desea ahorrar dinero, haga usted mismo un calentador de agua solar. Pero los sistemas de fábrica son, por supuesto, más fiables y funcionales. Si el artículo le resultó útil, difunda el enlace en las redes sociales. Esto ayudará al desarrollo del sitio. ¡Vote en la encuesta a continuación y califique el material! Deje correcciones y adiciones al artículo en los comentarios.

Cómo hacer un calentador de agua solar completo con sus propias manos (video)

Los principales elementos de este dispositivo son:

• tanque de maquillaje;
• tanque de almacenamiento;
• coleccionista.

El siguiente video describe con suficiente detalle cómo hacer un calentador de agua solar:

Según los expertos, la bomba no debe instalarse en el sistema.El agua debe circular de forma natural. Para lograr este efecto, el tanque debe instalarse sobre el disipador de calor, mientras que el tanque de compensación debe estar por encima del tanque de almacenamiento. Otra recomendación práctica de los expertos es instalar aislamiento térmico en un tanque que contenga agua caliente. Para hacer esto, puede usar cualquier rollo de aislamiento.

Para automatizar el proceso de reposición de agua en el sistema, el segundo tanque debe estar equipado con una válvula de flotador.

El sistema también debe tener una salida de aire vertical. Para ser más efectivo, generalmente se eleva a una altura bastante decente.