Portador de calor para sistemas solares TERMAGENT SOL (10l), Krasnodar

Sistema solar

Calentar una casa privada es un tema difícil y responsable, cuya solución requiere costos y esfuerzos. Las tarifas y las condiciones de suministro de los recursos a veces se vuelven excesivamente altas y obligan a buscar formas de calefacción más racionales y económicas sin costos innecesarios. Una de las opciones podría ser sistema solar basado en energía solar completamente gratuita.

Todos los días, una gran cantidad de gigavatios cae sobre la superficie terrestre, que se dispersan en la atmósfera y son absorbidos por la corteza terrestre. La cantidad de energía es grande, pero hasta ahora se han inventado pocas oportunidades para recibirla y almacenarla. Los sistemas solares para calefacción doméstica son uno de los formas de utilizar la energía solar con fines prácticos.

¿Lo que es?

El sistema solar es complejo de dispositivos utilizados para recibir energía térmica del sol para calefacción del hogar u otros fines. Es una fuente de calefacción para el medio de calefacción del circuito de calefacción de la casa. El calentamiento se realiza directa o indirectamente a través de un intercambiador de calor.

El sistema solar incluye:

• Coleccionista. Dispositivo que recibe energía del sol y la transfiere al refrigerante de una forma u otra.
• Circuito de calefacción de la casa.

El elemento principal del sistema es el colector. Es la fuente de calentamiento del refrigerante. El resto es un sistema de calefacción por radiador convencional o (mejor) calefacción por suelo radiante.

Debe tenerse en cuenta que sistemas solares de calentamiento de agua, cuyo precio puede ser bastante elevado, no siempre es capaz de proporcionar una calefacción adecuada y suficiente... Depende de las condiciones climáticas y meteorológicas de la región, la ubicación de la casa y otros factores. Algunos expertos creen que este tipo de calefacción solo se puede utilizar como una opción adicional.

Puntos de vista

Existen diferentes diseños múltiples que pueden demostrar su eficacia y capacidades:

1. Abierto. Representar recipientes planos oblongos negros llenos de agua... Se calienta con el calor del sol y puede mantener la temperatura del agua en piscinas al aire libre, duchas al aire libre y más. La eficiencia de tales dispositivos es extremadamente baja, por lo que solo se pueden usar en verano.
2. Tubular. El elemento principal de estos sistemas son tubos coaxiales de vidrio, entre las partes exterior e interior de los cuales se crea un vacío... Se forma una capa protectora transparente con una conductividad térmica extremadamente baja, que permite que el agua (o anticongelante) reciba energía solar, prácticamente sin consumirla en el medio ambiente. El costo de dichos colectores es alto, la mantenibilidad es extremadamente baja y problemática.
3. Plano. Representar cajas planas con tapa transparente... El fondo está cubierto con una capa que acepta activamente energía. A él se sueldan tuberías KE, a lo largo de las cuales se mueve el agua. Al recibir calor, se envía al sistema de calefacción. A veces, el aire se bombea desde debajo de la cubierta, lo que aumenta la eficiencia de la ingesta de energía y reduce las pérdidas. También hay diseños donde los tubos se ubican entre dos capas receptoras en las que se crean ranuras para ellos. Esto permite una mejor transferencia de calor.

También hay tipos de coleccionistas más modernos, en los que Se utiliza el principio de una bomba de calor: hay un líquido volátil en un recipiente sellado. Cuando se calienta con el calor del sol, se evapora. Este vapor sube a la cámara de condensación y se deposita en las paredes, mientras libera mucha energía térmica.Se crea una camisa de agua en el otro lado de las paredes, que recibe este calor y se envía al sistema de calefacción.

Principio de operación

El principio de funcionamiento de cualquier colector es calentar agua u otro refrigerante bajo la influencia de la luz solar... Un ejemplo clásico es el calentamiento de objetos en el alféizar de una ventana iluminado por los rayos del sol, incluso si hay escarcha fuera de la ventana. De manera similar, la energía se transfiere en los colectores.

Para obtener el máximo efecto, es necesario proporcionar condiciones óptimas, aislar todas las tuberías de suministro y un tanque de almacenamiento.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que cualquier sistema solar para la calefacción del hogar, cuyo precio puede resultar excesivamente alto, tiene capacidades limitadas. Sería irracional utilizarlo en regiones con inviernos helados, ya que la diferencia máxima entre las temperaturas exterior e interior del colector no debe superar los 20 °. Esto solo es posible en regiones relativamente cálidas, donde no hay un clima frío severo y suficientes días soleados.

Numero de contornos

Las plantas de energía solar pueden ser de circuito simple y doble. Los sistemas de circuito único realizan una sola función: calientan el refrigerante para la línea de calefacción. Los sistemas de doble circuito no solo calientan el refrigerante, sino que también preparan agua caliente para las necesidades domésticas.

Diseño de sistema solar de circuito único Para calentar una casa particular, consta de un colector que calienta el agua, que se suministra a un tanque de almacenamiento, desde el cual ingresa al circuito de calefacción. Habiendo pasado un círculo completo, el agua se enfría y nuevamente se encuentra en el colector, donde se calienta nuevamente, y así sucesivamente en un círculo.

Los sistemas de doble circuito son más complejos... El portador de calor, que se calienta en el colector, se dirige a un serpentín instalado en el interior del tanque de almacenamiento y emite energía térmica, tras lo cual vuelve a entrar en el colector. El agua caliente del tanque se suministra a los puntos de análisis (bañeras, lavabos y otros accesorios de plomería), y también se dirige al circuito de calefacción. Al enfriarse en él, nuevamente ingresa al tanque, donde se calienta desde la bobina. Por lo general, el anticongelante circula dentro de la línea del colector, ya que los fluidos no se mezclan, es decir el calentamiento del agua se produce de forma indirecta.

Tipos de circulación de refrigerante

El refrigerante puede moverse a través del sistema de dos formas:

Circulación natural. Se utiliza el principio de elevar los líquidos calientes hacia arriba. Para garantizar un movimiento estable, el colector debe ubicarse debajo del tanque de almacenamiento, y el circuito de calefacción debe ubicarse de manera que el agua caliente suba y entre en el sistema de calefacción, y el flujo de retorno enfriado regrese al colector para calentar.

Circulación forzada. En este caso, se utiliza una bomba de circulación para mover el refrigerante. Esta opción es preferible, ya que varios factores externos que afectan el régimen de circulación desaparecen, la velocidad y dirección del flujo se estabilizan, manteniéndose en un modo dado. La desventaja de este método es la necesidad de comprar y mantener una bomba que necesita estar conectada a una red de corriente eléctrica. El lado positivo es la posibilidad de montar el sistema y disponer todos los elementos no de acuerdo con las condiciones de circulación, sino que es más conveniente y más racional en esta sala.

Además, hay opciones para la circulación del refrigerante con entrada en el circuito de calefaccióncuando está conectado directamente al colector y en su propio circuito cerrado. En este caso, la transferencia de energía térmica se realiza de forma indirecta a través de un serpentín instalado en el tanque de almacenamiento.

Instalación y orientación

El colector está instalado en un área abierta., todo el día iluminado por los rayos del sol. La mejor opcion es techo de la casa, pero cualquier estructura, árbol o eminencia ubicada cerca puede convertirse en un obstáculo para los rayos, por lo que debe controlar de inmediato la densidad de iluminación.

También El sistema solar para calentar el agua debe instalarse de manera que los rayos caigan sobre su superficie de manera perpendicular.... Para ello, es necesario marcar la posición del Sol en medio de las horas de luz e instalar los paneles perpendiculares a los rayos para que la luz incida sobre ellos verticalmente. En este sentido las estructuras tubulares son más eficientes, ya que no tienen un plano como tal, y la superficie del tubo recibe igualmente bien el flujo de ambos lados.

Periodo de recuperación

Sistemas solares para calefacción, cuyo precio depende del tamaño de la casa y de las condiciones externas de la región. puede dar sus frutos en un tiempo bastante corto, o no dar sus frutos en absoluto. Es extremadamente difícil calcular de antemano a qué hora comenzará a generar ganancias, ya que hay demasiados efectos sutiles y factores de influencia. El tiempo o las circunstancias climáticas, el nivel de rendimiento técnico de los elementos del sistema, el tipo de circuitos de calefacción y mucho más están involucrados.

Una planta de calentamiento solar de agua es una especie de proyecto de inversióncon un período de recuperación retrasado. Se cree que la vida útil media del equipo es de 30 años. Durante todo este tiempo, el complejo proporcionará una cierta cantidad de energía térmica, por la que no es necesario pagar nada.

Solo inversiones iniciales en el sistema, entonces ocasionalmente solo se necesitarán trabajos de reparación actuales, lo que no requiere costos importantes. Al final de su vida útil, todas las unidades y elementos del sistema solar pueden utilizarse para otros fines o venderse como materias primas secundarias. por lo tanto el efecto económico de la obra se obtendrá en todo caso, aunque no es el objetivo principal de todo el plan.

Ventajas y desventajas

Las ventajas de utilizar plantas solares incluyen:

• la oportunidad de utilizar la energía solar inagotable y completamente gratuita;
• independencia de las tarifas de las organizaciones de recursos y los proveedores;
• la capacidad de ajustar y cambiar el tamaño del sistema a voluntad;
• larga vida útil con costes de reparación mínimos.

Las desventajas de los sistemas solares son:

• el sistema funciona solo durante el día, consumiendo el calor acumulado durante la noche;
• dependencia de las condiciones meteorológicas y climáticas;
• baja eficiencia y eficiencia general de las plantas solares;
• la capacidad de crear un sistema no está disponible para todos los propietarios;
• en regiones con inviernos helados, los sistemas no pueden funcionar.

Al elegir un sistema de calefacción, es necesario conocer y tener en cuenta las ventajas y desventajas de esta técnica.

Cómo funcionan los paneles solares

En esencia, estas baterías son fotogeneradores de energía eléctrica. Según las leyes de la física, la luz solar genera una corriente eléctrica constante al actuar sobre elementos semiconductores. Un cierto voltaje surge en los circuitos de la batería, que se aplica directamente a los propios objetos. Una batería especial almacena energía, que luego se utiliza en tiempo nublado.

Diagrama de un sistema solar de calentamiento de agua.

Es más conveniente instalar las baterías en el lado sur del techo de la casa, el ángulo del techo debe ser de al menos 30⁰С. Al hacerlo, se recomienda tener en cuenta obstáculos adicionales, por ejemplo, edificios o árboles cercanos, que pueden interferir con el funcionamiento de todo el sistema en el futuro. En el equipo instalado, el flujo de luz solar debe basarse en el cálculo de 1000 kW / h por 1 m² por año. La energía solar recibida en este caso será igual al uso de 100 litros de gas. Algunas baterías potentes con una superficie de unos 4 m², que se utilizan para calentar una casa particular, pueden proporcionar agua caliente a una familia media de tres. Son capaces de generar energía hasta aproximadamente 2000 kWh por año.

Los paneles solares incluyen:

• un panel superior transparente, de vidrio o plástico, dentro del cual circula agua o aire;
• una superficie de metal ennegrecido que absorbe la energía térmica del sol;
• un tanque de agua o tanque de almacenamiento, donde ingresa líquido o gas calentado, luego se mueven directamente a las baterías.

La instalación de calefacción solar incluye:

• convertidor ordinario;
• Convertidor de CC a CA;
• un sensor que regula la carga y descarga de la batería;
• batería;
• mecanismo de toma de fuerza.

Solicitud

Diagrama del principio de funcionamiento y dispositivo de la batería solar.

El sistema de calefacción solar se utiliza principalmente para generar electricidad. En consecuencia, es más práctico instalar tales baterías en una casa con calefacción eléctrica, calentadores eléctricos y sistemas de calefacción por suelo radiante. Equipando la calefacción de una casa privada con potentes paneles solares, puede utilizar agua caliente en el futuro. En este caso, es necesario tener en cuenta la cantidad de personas que viven, el área de la vivienda con calefacción y el consumo de energía consumida.

Por ejemplo, en una familia de tres, en promedio, se gastan hasta 500 kW por mes solo en electrodomésticos. Esto no tiene en cuenta la cantidad de energía para calentar el agua. Lo mejor es calcular el área del sistema de calefacción solar teniendo en cuenta 1 m² del área de la batería por persona. Para instalar un sistema de calefacción por suelo radiante, se requiere 1 m² de panel solar por cada 10 m.

Eficiencia

La eficiencia de los paneles solares depende de muchos factores, y lo principal aquí es la energía entrante del sol. En el caso de calentar una casa ubicada en latitudes norte, se recomienda utilizar tipos de calefacción combinados, donde la calefacción por paneles solares se utilizará como una opción adicional a la calefacción por gas o combustible sólido.

El método combinado de calentar una casa privada también se puede utilizar en latitudes más cálidas, porque la potencia de los paneles solares en condiciones de luz natural insuficiente y en tiempo nublado es extremadamente baja. Por tanto, calentar de esta forma es más un medio de ahorro que la principal fuente de calor de la casa. Como resultado, no se recomienda abandonar por completo otros métodos de calefacción de la casa. Actualmente, la calefacción más eficiente es un método de calefacción combinado para viviendas.

¿Cómo elegir una planta solar para calefacción y suministro de agua caliente de un edificio residencial?

La elección de un sistema solar es un paso importante para determinar la eficiencia de su funcionamiento y la inversión de dinero. Es necesario determinar qué tipo de sistema solar se necesita, el precio y tamaño, el tipo de colectores solares. y otros parámetros del complejo.

Es necesario seleccionar el diseño y configuración del sistema, guiado por los siguientes criterios:

• el nivel de actividad solar en la región;
• la cantidad de energía térmica necesaria para calentar la casa;
• Priorice la energía solar en la calefacción de la casa, ya sea que la planta solar sirva como sistema principal o como complemento.

Habiendo decidido los factores principales, puede proceder a selección de la opción de diseño y el volumen del sistema óptimos.

Hasta 100 m2

Sistema solar para calentar una casa de 100 m2. m. puede servir como la principal fuente de energía térmica... La tarea principal será la correcta elección del diseño de los colectores solares para que sea posible recibir la máxima cantidad de calor.

Es necesario producir cálculo teniendo en cuenta el número de plantas y la configuración de la casa, el número de días soleados por año, los parámetros del refrigerante en el sistema... Sistema solar para calentar una casa de 100 m2. m., cuyo precio puede oscilar entre 18 mil rublos. hasta 180 mil rublos. y por encima, es bastante capaz de proporcionar calefacción en el hogar, si se cumplen todas las condiciones necesarias.

Hasta 200 m2

Para una casa con una superficie de 200 m 2, el sistema solar solo puede convertirse en una fuente adicional de calefacción. Por lo general, el pico del uso de tales instalaciones ocurre en otoño y primavera, cuando hay suficiente calor solar, pero es necesario calentar la casa.

Prácticamente no hay diferencias de diseño para tales sistemas, solo El tanque de almacenamiento se comparte con la línea principal de calefacción de la casa. Los expertos dicen que el uso de instalaciones solares en los períodos de primavera y otoño puede reducir la carga en los sistemas de calefacción en aproximadamente un 30-40%.

Excelente física térmica del agua. Medios de calentamiento para el sistema de calentamiento.

Como se mencionó, en la mayoría de los sistemas de calefacción, el agua actúa como portador de calor. Es comprensible porque conduce perfectamente el calor, no es tóxico y es respetuoso con el medio ambiente, y esto es muy importante en términos del funcionamiento seguro de los sistemas de calefacción.

Al mismo tiempo, el agua tiene varias desventajas importantes:

• su exposición prolongada puede conducir a la formación de acumulación de sal en los dispositivos de calefacción;
• también el agua, al ser una sustancia inorgánica, es altamente corrosiva para muchos metales.

Todos conocen estos problemas y siempre lo han sabido, pero pocos han intentado combatir el efecto destructivo del agua, lo cual es sorprendente, porque hoy en día hay muchos productos y dispositivos diferentes a la venta que pueden reducir su agresividad. Esto, a su vez, extenderá la vida útil de las partes metálicas del sistema, cuyo reemplazo o incluso reparación no es un placer barato.

Medio de calentamiento para el sistema de calentamiento Dixis

¡Importante! Los aditivos inhibidores antes mencionados demuestran resultados bastante buenos.

La congelación puede considerarse la tercera escasez importante de agua (esto es especialmente cierto para las regiones del norte del país). Después de congelarse, el agua se convierte en hielo y se expande, como resultado de lo cual los dispositivos se dañan y la tubería estalla. Por lo tanto, si no planea operar constantemente el sistema de calefacción en invierno, es mejor llenar con anticongelante en lugar de agua.

Portador de calor (anticongelante líquido no congelante) "Emelya"

Cómo calcular la temperatura del agua

Al calcular, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

• la temperatura media de los últimos tres días antes del inicio de la temporada de calefacción (a esta cifra hay que añadir 8ᵒC);
• la temperatura promedio en la habitación (para residencial es 20ᵒС, para no residenciales - 16ᵒС).

Las instituciones educativas y médicas tienen sus propias normas, están indicadas en SNiP.

Diseño de bricolaje

El diseño de instalaciones solares no es tan complejo como para que personas con alguna formación no puedan realizarlas y ejecutarlas por su cuenta en sus hogares. Sistema solar para calefacción doméstica. 100 metros cuadrados con sus propias manos: esta es una idea completamente realizable, que ayudará a ahorrar significativamente en trabajos de compra y reparación... Consideremos las posibles opciones.

Sistema solar termosifón

Los sistemas solares de termosifón son colectores tubularesque se discutieron anteriormente. Hay estructuras de flujo libre y sin presión que difieren en la forma en que circula el refrigerante. Los sin presión funcionan sobre el movimiento natural del líquido. y no necesitan electricidad, la estructura del complejo es mucho más sencilla y económica. Los cabezales de presión son capaces de proporcionar un modo de circulación predeterminado y le permitirá obtener la máxima eficiencia. El trabajo más activo de tales sistemas es el período de abril a octubre, cuanto más al norte de la región, más corto es el período de mayor actividad de las instalaciones.

Sistema solar de aire

Los colectores de aire son instalaciones que usando aire como portador de calor... Calientan la casa con un método de ventilación, lo que le permite ahorrar seriamente en la creación de circuitos de calefacción y usar el sistema durante todo el año.

El colector es una caja negra hueca en la que el aire se calienta mediante el calor solar.... El aire caliente se dirige a la habitación y el aire frío se dirige al colector para calentarlo. Para reducir la pérdida de calor, la caja se instala en un contenedor transparente sellado que protege contra influencias externas - viento, baja temperatura, etc. La entrada y salida se colocan en diferentes salas para aumentar la diferencia de presión y organizar la circulación de los flujos de forma independiente.

Producción

Examinamos qué es un sistema de calefacción solar, descubrimos qué son y también tocamos brevemente los puntos importantes que deben tenerse en cuenta durante la instalación.

Esperamos que encuentre útil la información en su negocio para que pueda adquirir un sistema realmente adecuado y asegurarse de que está instalado correctamente. Si la información no parece suficiente, preste atención al video adicional al final de este artículo.

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Consejos de funcionamiento

La operación de las plantas solares se lleva a cabo de acuerdo con las características de diseño. La tarea principal del propietario es mantener la limpieza, eliminar el polvo o la nieve. En algunos casos se requiere cambiar periódicamente la posición de los paneles de acuerdo con los cambios estacionales en la ubicación del sol... La reparación o reemplazo de elementos individuales se lleva a cabo según surja la necesidad, todo el trabajo se puede realizar de forma independiente y con la ayuda de los especialistas involucrados.

Aplicación de colectores solares

Un dispositivo que convierte la energía de la luz solar en energía térmica se llama colectores solares. El colector solar se puede utilizar tanto en el sistema de calefacción del edificio como en el sistema de suministro de agua caliente. Según los datos calculados, el uso de estos dispositivos en los sistemas de calefacción de edificios y estructuras aporta en promedio del 30% al 60% de ahorro energético (gas, electricidad) anual, lo que significa que abarata el funcionamiento del edificio. La autosuficiencia estimada de los sistemas solares es en promedio de dos a cinco años, dependiendo de los precios de la energía.

En el sistema de suministro de calor se incluye un colector solar para calentar una casa, que es, de hecho, un elemento que calienta el portador de calor, mientras que las principales fuentes de suministro de calor (calderas de gas o eléctricas) mantienen la temperatura del portador de calor calentado por la energía solar. colector las 24 horas al nivel requerido por las condiciones tecnológicas o sanitarias. La eficiencia de los sistemas de calefacción alternativos es mayor en regiones con alta actividad solar y durante las horas del día. En la siguiente figura se muestra un mapa de la radiación solar anual total.

Tipos y diferencias de colectores solares.

Hasta la fecha, se han generalizado dos tipos de sistemas entre los colectores solares de fabricación industrial:

• paneles solares planos;
• colectores tubulares de vacío (evacuados).

Panel solar plano

Es un tipo común de colector solar utilizado en los sistemas modernos de energía solar. Este tipo se ha generalizado debido a la relativa economía y simplicidad tanto del dispositivo como del funcionamiento. La desventaja de los colectores solares planos es una disminución significativa (hasta dos veces) en la eficiencia en condiciones de temperaturas exteriores negativas.

Diseño de colector solar plano.

Estructuralmente, es un panel con una superficie absorbente de 2-2,5 m2, fabricado en aluminio o aleaciones de acero. La parte frontal está realizada en forma de lámina de heliovidrio especial, que asegura la máxima absorción de la energía solar y las mínimas pérdidas de energía con rayos reflejados y dispersos.Directamente debajo del vidrio solar hay un absorbedor realizado en forma de tubo plano hecho de aleaciones de cobre o aluminio con un alto coeficiente de transferencia de calor.

El tubo, por regla general, tiene nervaduras radiales, lo que aumenta significativamente el coeficiente de transferencia de calor del absorbedor. El absorbedor está recubierto con un alto coeficiente de absorción en los espectros de radiación térmica, lo que aumenta la eficiencia general del colector. Una capa de aislamiento térmico se encuentra debajo del absorbedor, lo que reduce las pérdidas de calor del sistema al medio ambiente. La capacidad térmica requerida del colector solar se logra conectando varios paneles a una sola batería o colector solar.

Colector de tubo al vacío (evacuado)

Un tipo de colector solar caro debido a su compleja fabricación y una serie de ventajas sobre los paneles solares planos. Estructuralmente, es una serie de tubos de vidrio emparejados, soldados entre sí, desde el espacio entre el cual se bombea el aire. El vacío en el espacio entre los tubos es un excelente aislante térmico y evita la pérdida de calor del refrigerante al medio ambiente. Se inserta un tubo absorbente de cobre, aluminio o vidrio en el tubo más pequeño. Los tubos se introducen con la parte superior en el distribuidor, en el que circula el portador de calor. Los colectores tubulares de vacío (evacuados) por tipo de distribuidor se dividen en dos tipos: con tubo de calor plano y flujo directo.

Colectores de tubo plano

Colector solar de tubo de vacío de tubo de calor plano - Construcción.

Son un intercambiador de calor recuperativo ubicado en el distribuidor. En este caso, la transferencia de calor del refrigerante calentado del tubo de vacío al refrigerante del circuito de circulación de calefacción del suministro de calor del edificio se produce a través de la pared y los refrigerantes de estos circuitos no se mezclan. Las ventajas sobre los colectores de flujo directo consisten en mantener un alto rendimiento a temperaturas ambiente de hasta -45 ° C, la posibilidad de reemplazar un tubo de vacío defectuoso por separado sin desmontar el colector y detener su funcionamiento, así como la capacidad de ajustar el ángulo de instalación. de cada tubo de vacío dentro de un colector ...

Colectores de flujo directo

Colector solar tubular de vacío de flujo directo - construcción.

Combinar el circuito de circulación y calefacción. En el distribuidor, hay tuberías de suministro y circulación, a las que se conectan directamente las tuberías de vacío. El refrigerante se alimenta al distribuidor a través de la tubería de suministro, desde donde ingresa al tubo de vacío, donde se calienta. El refrigerante calentado vuelve a la tubería de retorno y va directamente a las necesidades de suministro de calor. Las ventajas de los colectores de flujo directo sobre los de vacío radican en la ausencia de una pared intermedia entre los portadores de calor, lo que reduce las pérdidas de calor y la capacidad de instalar el colector en cualquier superficie en cualquier ángulo, ya que el portador de calor circulará dentro de todo el colector por una bomba.