Calentadores de agua solares caseros

¿Qué es un calentador de agua solar?

Un colector (calentador de agua) es un dispositivo que recolecta energía de los rayos del sol y la convierte en calor. El sol calienta el refrigerante en el colector, que luego se utiliza para el suministro de agua caliente y calefacción o generación de electricidad.

Dispositivos asociados con la energía del sol, es correcto llamar plantas solares o colectores solares (del nombre del antiguo dios griego del sol Helios).

Los calentadores de agua solares modernos pueden ser complicados, pero cualquier propietario de una casa privada puede fabricar de forma independiente un dispositivo para sus propias necesidades. Lo principal es averiguar para qué sirve este dispositivo.

Tres colectores satisfacen plenamente las necesidades de agua caliente y calefacción de la familia

Alcance de uso de plantas solares.

En nuestro país, muchas personas todavía asocian la frase calentador de agua solar con un tanque negro en el techo de una cabina de ducha de verano, pero esta tecnología se utiliza con éxito en todo el mundo. Los colectores solares son comunes en las regiones del sur de Europa. Los residentes de hogares privados en Italia, España y Grecia están obligados legalmente a utilizar calentadores de agua solares. China tampoco se está quedando atrás de Occidente. Allí, los calentadores de agua solares se instalan en los techos de los edificios de gran altura y proporcionan agua caliente a todos los apartamentos. En 2000, había tantas plantas solares en el mundo que, juntas, ocuparían más de 71 millones de m2... Casi 15 millones de m2 de ellos serían europeos.

Los colectores solares de vacío ocupan casi por completo los techos de los nuevos edificios chinos

Dichos dispositivos se utilizan para el suministro de agua caliente de locales domésticos y edificios industriales, calefacción de casas privadas, edificios de oficinas, talleres. Son los más demandados en las industrias alimentaria y textil, ya que es en esta zona donde hay muchos procesos de producción que utilizan agua caliente.

En el sector privado, cada persona de Alemania representa 0,14 m2 de área de colectores solares, de Austria - 0,45 m2, de Chipre - 0,8 m2 y de Rusia - 0,0002 m2. La intensidad de la iluminación solar en Rusia es solo 0,5 kWh / m2 menos que en el sur de Alemania. Esto significa que la baja popularidad de los colectores solares en las regiones del norte no se debe a razones geográficas.

Con un extenso sistema de colectores, incluso el agua de la piscina se puede calentar

Opción de diseño de verano

La placa negra absorbe el calor y lo transfiere al refrigerante que se mueve a través de los tubos (agua o anticongelante). El vidrio tiene 2 funciones: permite que la radiación solar pase al intercambiador de calor y sirve como protección contra la precipitación y el viento, que reducen el rendimiento del calentador. Todas las conexiones se hacen herméticamente para que el polvo no entre y el vidrio no pierda transparencia. Nuevamente, el calor de los rayos del sol no debe ser ventilado por el aire exterior a través de las grietas, de esto depende el funcionamiento eficiente del colector solar.

Empezando

Antes de construir un colector solar, es necesario realizar los cálculos adecuados y determinar cuánta energía debe generar. Pero no debe esperar una alta eficiencia de una instalación hecha por usted mismo. Descubriendo que será suficiente, puede continuar.

El trabajo se puede dividir en varias etapas principales:

1. Hacer una caja
2. Haz un radiador o intercambiador de calor
3. Haga una cámara de avance y conduzca
4. Montar el coleccionista

Para hacer una caja para un colector solar con sus propias manos, debe preparar una tabla con bordes de 25-35 mm de grosor y 100-130 mm de ancho. Su fondo debe ser de textolita, equipado con nervaduras.También debe estar bien aislado con espuma (pero se prefiere la lana mineral), cubierto con una lámina galvanizada.

Una vez preparada la caja, es hora de jugar con el intercambiador de calor. Sigue las instrucciones:

1. Debe preparar 15 tubos metálicos de paredes delgadas con una longitud de 160 cm y tubos de dos pulgadas con una longitud de 70 cm.
2. En ambos tubos engrosados, se perforan orificios del diámetro de los tubos más pequeños en los que se instalarán. En este caso, debe asegurarse de que sean coaxiales en un lado, el paso máximo entre ellos es de 4.5 cm
3. La siguiente etapa: todas las tuberías deben ensamblarse en una sola estructura y soldarse de forma segura
4. El intercambiador de calor se monta sobre una chapa galvanizada (previamente unida a la caja) y se fija con abrazaderas de acero (se pueden fabricar abrazaderas metálicas)
5. Se recomienda pintar la parte inferior de la caja en un color oscuro (por ejemplo, negro); absorberá mejor el calor solar, pero para reducir las pérdidas de calor, los elementos externos están pintados de blanco
6. Es necesario completar la instalación del colector instalando un vidrio de cobertura cerca de las paredes, sin olvidar el sellado confiable de las juntas.
7. Se deja una distancia de 10-12 mm entre los tubos y el vidrio.

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Queda por construir un dispositivo de almacenamiento para el colector solar. Su papel puede desempeñarlo un recipiente sellado, cuyo volumen varía entre 150 y 400 litros. Si no puede encontrar uno de esos barriles, puede soldar varios pequeños juntos.

Al igual que el colector, el tanque de almacenamiento está completamente aislado contra la pérdida de calor. Queda por hacer una cámara de avance, un recipiente pequeño con un volumen de 35-40 litros. Debe estar equipado con un dispositivo de caída de agua (grifo articulado).

La etapa más crucial e importante sigue siendo: armar al coleccionista. Puedes hacerlo de esta manera:

1. Primero, necesita instalar una cámara avanzada y una unidad. Es necesario asegurarse de que el nivel de líquido en este último sea 0,8 m más bajo que en la cámara frontal. Dado que el agua en tales dispositivos puede acumularse mucho, es necesario pensar en cómo se superpondrán de manera confiable
2. El colector se encuentra en el techo de la casa. Según la práctica, se recomienda hacer esto en el lado sur, inclinando la unidad en un ángulo de 35-40 grados con el horizonte.
3. Pero debe tenerse en cuenta que la distancia entre el almacenamiento y el intercambiador de calor no debe exceder los 0.5-0.7 m, de lo contrario las pérdidas serán demasiado significativas.
4. Al final, debería resultar la siguiente secuencia: la cámara avanzada debe estar ubicada sobre la unidad, la última, sobre el colector

Llega la etapa más crucial: es necesario conectar todos los componentes juntos y conectar la red de suministro de agua al sistema terminado. Para hacer esto, deberá visitar una tienda de plomería y comprar los accesorios, adaptadores, escurridores y otras válvulas de cierre necesarios. Se recomienda conectar las secciones de alta presión con una tubería con un diámetro de 0.5 ", baja presión - 1".

La puesta en servicio se realiza de la siguiente manera:

1. La unidad se llena de agua a través del orificio de drenaje inferior
2. Se conecta una cámara avanzada y se ajustan los niveles de líquido
3. Es necesario caminar por el sistema y comprobar que no haya fugas
4. Todo está listo para el uso diario.

Puede hacer un colector solar con sus propias manos lo suficientemente rápido, este no es un trabajo muy difícil. Para usarlo en el campo, en verano, no necesita circuitos complejos y equipos especiales:

• Si solo se necesita agua en el exterior (ducha exterior, agua caliente para lavar, piscina, lavar platos, otras necesidades del hogar), el tanque también se instala en el exterior.
• Cuando se necesite agua en la casa, el tanque se instalará en el interior.
• En tal sistema, hay una circulación natural de líquido, por lo que el tanque debe instalarse entre 8 y 10 centímetros por encima del nivel de la batería.
• Para conectar el tanque a la batería (absorbedor), necesita tuberías de cierto diámetro.
• Con una gran longitud del sistema, es mejor instalar una bomba que mejore el movimiento del refrigerante.

Colector solar de tubos de metal y plástico

Tipos de colectores solares

Los ingenieros han desarrollado planos, tubulares con vacío, concentradores con reflectores cilíndricos parabólicos, antenas, torres solares y otro tipo de instalaciones. Los más populares para uso doméstico son los calentadores de agua planos y de vacío.

Tabla: Características comparativas de colectores planos y de vacío.

Características de los calentadores de agua solares de panel plano

El dispositivo es un panel, dentro del cual hay tubos de cobre con una capa oscura. Calientan el agua, que luego se recoge en un tanque y se utiliza para el suministro de agua caliente (suministro de agua caliente). Si fabrica el colector usted mismo, los componentes costosos se pueden reemplazar con materiales disponibles:

• en lugar de tubos de cobre, puede tomar acero, polietileno o simplemente un radiador de un refrigerador viejo;
• un marco de madera puede reemplazar a uno de metal, aunque pesa más;
• el absorbedor cromado reemplazará la pintura negra habitual;
• una hoja de vidrio o policarbonato celular servirá como cubierta protectora, y el plástico de espuma servirá como calentador.

Lo principal es garantizar la estanqueidad del panel, pero para ello basta con sellar todas las costuras con silicona de construcción. La principal desventaja de tales dispositivos es que el refrigerante calentado irradia calor al aire y se enfría un poco antes de ingresar al tanque de almacenamiento. El uso de aislamiento térmico y sellado de costuras está diseñado para combatir precisamente este efecto.

Las piezas caras de un colector industrial se pueden reemplazar con contrapartes más baratas, por ejemplo, se pueden usar tubos de acero en lugar de tubos de cobre, y el marco del dispositivo puede estar hecho de madera

Si no se toma agua del colector plano, en un día caluroso y soleado puede calentarse hasta 190–210 ° C, lo que puede provocar la rotura de las tuberías con refrigerante o elementos de conexión. Para aquellos que ocasionalmente usan un calentador de agua solar, es importante instalar un tanque de almacenamiento que pueda eliminar el exceso de presión en las tuberías. Otra opción es utilizar aceite mineral en lugar de agua como disipador de calor. Su punto de ebullición es más alto, lo que reduce el riesgo de daños en el sistema. En este caso, se necesita un intercambiador de calor, en el que el aceite transferirá el calor acumulado al agua sin contacto directo.

Los colectores solares planos son más baratos y fáciles de fabricar, pero solo son adecuados para uso en verano en el campo o como calentador de agua auxiliar. Úselos solo para ACS.

Características de los colectores de vacío.

Este tipo de calentador de agua solar consta de tubos individuales, cada uno de los cuales se encuentra en un entorno sin aire. Este diseño permitió reducir la pérdida de calor en el camino del colector al tanque de almacenamiento y aumentar la eficiencia del sistema.Gracias a esto, los colectores de vacío funcionan perfectamente durante los cambios de estación (otoño, primavera) y en invierno.

El colector de vacío consta de tubos colocados en un entorno sin aire.

Los tubos de cobre también se utilizan en calentadores de agua solares al vacío porque este material proporciona una buena transferencia de calor e higiene al mismo tiempo. El resto de elementos son similares: vidrio (borosilicato para una mejor transmisión del calor), debajo hay una capa absorbente negra, un tubo con un portador de calor y un sustrato. Es más fácil garantizar la estanqueidad del sistema, ya que solo hay una costura: la conexión entre el tubo y el tanque de almacenamiento.

Las tuberías separadas están conectadas a la tubería principal del calentador de agua al vacío.

El agua fría se calienta gradualmente debido al contacto alterno con las tuberías de cobre calientes. Esta es la única forma de disipar el calor de una planta solar de vacío, por lo que es importante proporcionarle un flujo regular de agua fría, es decir, utilizar agua caliente durante todo el día. Para aumentar la durabilidad del sistema, se utiliza anticongelante como refrigerante en los colectores solares de vacío. Tolera bien el calentamiento hasta 300 ° C y no se congela cuando la temperatura del dispositivo desciende a -40 ° C en un día nublado.

Se requiere un colector solar de vacío para el suministro de agua caliente durante todo el año y la calefacción de una casa de campo. Es más caro, pero más eficiente y confiable que uno plano.

Es imposible crear un colector solar de vacío completo con sus propias manos: hacer un tubo de pared gruesa con vidrio de borosilicato es impensable en condiciones artesanales. Por lo tanto, una opción más confiable sería comprar matraces de fábrica (se ofrecen variedades coaxiales y de plumas) y ensamblar el calentador de agua solar en el lugar. Pero dado que incluso ese trabajo requiere habilidades notables de cerrajería, es mejor comprar un producto terminado con una garantía del fabricante.