Scaldacqua solari fatti in casa

Cos'è uno scaldacqua solare

Un collettore (scaldabagno) è un dispositivo che raccoglie l'energia dai raggi del sole e la trasforma in calore. Il sole riscalda il liquido di raffreddamento nel collettore, che viene quindi utilizzato per la fornitura di acqua calda e il riscaldamento o la generazione di elettricità.

I dispositivi associati all'energia del sole possono essere correttamente chiamati installazioni solari o collettori solari (dal nome dell'antico dio del sole greco Helios).

I moderni scaldacqua solari possono essere complicati, ma qualsiasi proprietario di una casa privata può realizzare autonomamente un dispositivo per le proprie esigenze. La cosa principale è capire a cosa serve questo dispositivo.

Tre collettori soddisfano appieno il fabbisogno di acqua calda e riscaldamento della famiglia

Ambito di utilizzo degli impianti solari

Nel nostro paese, molte persone associano ancora la frase scaldacqua solare a un serbatoio nero sul tetto di una cabina doccia estiva, ma questa tecnologia è utilizzata con successo in tutto il mondo. I collettori solari sono comuni nelle regioni meridionali dell'Europa. I residenti di case private in Italia, Spagna e Grecia sono legalmente obbligati a utilizzare scaldacqua solari. Nemmeno la Cina è in ritardo rispetto all'Occidente. Lì, gli scaldacqua solari sono installati sui tetti dei grattacieli e forniscono acqua calda a tutti gli appartamenti. Nel 2000 c'erano così tanti impianti solari nel mondo che, messi insieme, occuperebbero più di 71 milioni di m2... Quasi 15 milioni di m2 di loro sarebbero europei.

I collettori solari sottovuoto occupano quasi completamente i tetti dei nuovi edifici cinesi

Tali dispositivi sono utilizzati per la fornitura di acqua calda di locali domestici ed edifici industriali, riscaldamento di case private, edifici per uffici, officine. Sono più richiesti nelle industrie alimentari e tessili, poiché è in quest'area che ci sono molti processi di produzione che utilizzano acqua calda.

Nel settore privato, ogni persona dalla Germania rappresenta 0,14 m2 di superficie del collettore solare, dall'Austria - 0,45 m2, da Cipro - 0,8 m2 e dalla Russia - 0,0002 m2. L'intensità dell'illuminazione solare in Russia è di soli 0,5 kWh / m2 inferiore rispetto al sud della Germania. Ciò significa che la scarsa popolarità dei collettori solari nelle regioni settentrionali non è dovuta a ragioni geografiche.

Anche l'acqua della piscina può essere riscaldata con un ampio sistema di collettori

Opzione di design estivo

La piastra nera assorbe il calore e lo trasferisce al liquido di raffreddamento che si muove attraverso i tubi (acqua o antigelo). Il vetro ha 2 funzioni: fa passare la radiazione solare allo scambiatore di calore e funge da protezione da precipitazioni e vento, che riducono le prestazioni del riscaldatore. Tutti i collegamenti sono realizzati ermeticamente in modo che la polvere non penetri all'interno e il vetro non perda trasparenza. Anche in questo caso, il calore dei raggi solari non dovrebbe essere sfiatato dall'aria esterna attraverso le fessure; da questo dipende il buon funzionamento del collettore solare.

Iniziare

Prima di costruire un collettore solare, è necessario fare i calcoli appropriati e determinare quanta energia deve generare. Ma non dovresti aspettarti un'elevata efficienza da un'installazione autoprodotta. Scoprendo che sarà sufficiente, puoi procedere.

Il lavoro può essere suddiviso in più fasi principali:

1. Crea una scatola
2. Realizza un radiatore o uno scambiatore di calore
3. Crea una camera d'avanzamento e guida
4. Assembla il raccoglitore

Per creare una scatola per un collettore solare con le tue mani, dovresti preparare una tavola bordata di 25-35 mm di spessore e 100-130 mm di larghezza. Il suo fondo dovrebbe essere fatto di textolite, dotato di nervature.Dovrebbe anche essere ben isolato con schiuma (ma è preferibile lana minerale), coperto con una lamiera zincata.

Dopo aver preparato la scatola, è ora di armeggiare con lo scambiatore di calore. Seguire le istruzioni:

1. È necessario preparare 15 tubi di metallo a parete sottile lunghi 160 cm e tubi da due pollici lunghi 70 cm
2. In entrambi i tubi ispessiti, vengono praticati fori del diametro dei tubi più piccoli in cui verranno installati. In questo caso, è necessario assicurarsi che siano coassiali su un lato, il passo massimo tra loro è di 4,5 cm
3. La fase successiva: tutti i tubi devono essere assemblati in un'unica struttura e saldati in modo sicuro
4. Lo scambiatore di calore è montato su una lamiera zincata (precedentemente fissata alla scatola) e fissato con fascette in acciaio (possono essere realizzate fascette metalliche)
5. Si consiglia di dipingere il fondo della scatola in un colore scuro (ad esempio, nero) - assorbirà meglio il calore solare, ma per ridurre le perdite di calore, gli elementi esterni sono dipinti di bianco
6. È necessario completare l'installazione del collettore installando un vetro di copertura vicino alle pareti, senza dimenticare la sigillatura affidabile dei giunti
7. Viene lasciata una distanza di 10-12 mm tra i tubi e il vetro.

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Resta da costruire un dispositivo di accumulo per il collettore solare. Il suo ruolo può essere svolto da un contenitore sigillato, il cui volume varia di circa 150-400 litri. Se non riesci a trovare uno di questi barili, puoi saldarne diversi piccoli insieme.

Come il collettore, il serbatoio di accumulo è completamente isolato contro la dispersione di calore. Resta da fare una camera di anticipo: una piccola nave con un volume di 35-40 litri. Deve essere dotato di dispositivo anticaduta (rubinetto snodato).

La fase più cruciale e importante rimane: mettere insieme il collezionista. Puoi farlo in questo modo:

1. Innanzitutto, è necessario installare una telecamera avanzata e un'unità. È necessario assicurarsi che il livello del liquido in quest'ultimo sia inferiore di 0,8 m rispetto alla camera anteriore. Poiché l'acqua in tali dispositivi può raccogliere molto, è necessario pensare a come si sovrapporranno in modo affidabile
2. Il collettore si trova sul tetto della casa. In base alla pratica, si consiglia di farlo sul lato sud, inclinando l'unità con un angolo di 35-40 gradi rispetto all'orizzonte.
3. Ma bisogna tenere presente che la distanza tra l'accumulo e lo scambiatore di calore non deve superare 0,5-0,7 m, altrimenti le perdite saranno troppo significative
4. Alla fine, si dovrebbe ottenere la seguente sequenza: la telecamera deve essere posizionata sopra l'unità, l'ultima - sopra il collettore

Arriva la fase più cruciale: è necessario collegare tutti i componenti insieme e collegare la rete di approvvigionamento idrico al sistema finito. Per fare ciò, dovrai visitare un negozio di impianti idraulici e acquistare i raccordi, gli adattatori, i tergipavimenti e le altre valvole di arresto necessari. Si consiglia di collegare le sezioni ad alta pressione con un tubo con un diametro di 0,5 ", bassa pressione - 1".

La messa in servizio viene eseguita come segue:

1. L'unità viene riempita d'acqua attraverso il foro di scarico inferiore
2. Viene collegata un'avancamera e vengono regolati i livelli dei liquidi
3. È necessario camminare lungo il sistema e verificare che non ci siano perdite
4. Tutto è pronto per l'uso quotidiano

Puoi realizzare un collettore solare con le tue mani abbastanza velocemente, questo non è un lavoro molto difficile. Per usarlo in campagna, in estate, non servono circuiti complessi e attrezzature speciali:

• Se l'acqua è necessaria solo all'esterno (doccia esterna, acqua calda per lavarsi, piscina, lavare i piatti, altre necessità domestiche), il serbatoio viene installato anche all'esterno.
• Quando l'acqua è necessaria in casa, il serbatoio verrà installato all'interno.
• In un tale sistema, c'è una circolazione naturale del liquido, quindi il serbatoio deve essere installato 8-10 centimetri sopra il livello della batteria.
• Per collegare il serbatoio alla batteria (assorbitore), sono necessari tubi di un certo diametro.
• Con una grande lunghezza del sistema, è meglio installare una pompa che migliorerà il movimento del liquido di raffreddamento.

Collettore solare realizzato con tubi di metallo-plastica

Tipi di collettori solari

Gli ingegneri hanno sviluppato piani, tubolari con vuoto, concentratori con riflettori cilindrici parabolici, torri aeree, solari e altri tipi di installazioni. I più popolari per scopi domestici sono gli scaldacqua piatti e sottovuoto.

Tabella: caratteristiche comparative dei collettori piani e sottovuoto

Caratteristiche degli scaldacqua solari a schermo piatto

Il dispositivo è un pannello, all'interno del quale sono presenti tubi di rame con un rivestimento scuro. Riscaldano l'acqua, che viene poi raccolta in un serbatoio e utilizzata per la fornitura di acqua calda (fornitura di acqua calda). Se crei tu stesso il collezionista, i componenti costosi possono essere sostituiti con i materiali disponibili:

• invece di tubi di rame, puoi prendere acciaio, polietilene o solo un radiatore da un vecchio frigorifero;
• un telaio di legno può sostituire uno di metallo, anche se pesa di più;
• l'assorbitore cromato sostituirà la solita vernice nera;
• una lastra di vetro o policarbonato cellulare servirà bene come copertura protettiva e la plastica espansa fungerà da riscaldatore.

L'importante è garantire la tenuta del pannello, ma per questo è sufficiente sigillare tutte le cuciture con silicone da costruzione. Lo svantaggio principale di tali dispositivi è che il refrigerante riscaldato irradia calore nell'aria e si raffredda leggermente prima di entrare nel serbatoio di stoccaggio. L'utilizzo dell'isolamento termico e della sigillatura delle cuciture è studiato per contrastare proprio questo effetto.

Le parti costose di un collettore industriale possono essere sostituite con controparti più economiche, ad esempio, è possibile utilizzare tubi di acciaio invece di tubi di rame e il telaio del dispositivo può essere in legno

Se l'acqua non viene prelevata dal collettore piano, in una calda giornata di sole può riscaldarsi fino a 190–210 ° C, il che può portare alla rottura dei tubi con un refrigerante o elementi di collegamento. Per chi utilizza saltuariamente uno scaldacqua solare, è importante installare un serbatoio di accumulo in grado di eliminare l'eccesso di pressione nelle tubazioni. Un'altra opzione è usare olio minerale anziché acqua come dissipatore di calore. Il suo punto di ebollizione è più alto, il che riduce il rischio di danni al sistema. In questo caso, è necessario uno scambiatore di calore, in cui l'olio trasferirà il calore accumulato all'acqua senza contatto diretto.

I collettori solari piani sono più economici e più facili da produrre, ma sono adatti solo per l'uso estivo in campagna o come scaldabagno ausiliario. Usali solo per ACS.

Caratteristiche dei collettori sottovuoto

Questo tipo di scaldacqua solare è costituito da singoli tubi, ciascuno dei quali si trova in un ambiente senz'aria. Questo design ha permesso di ridurre le perdite di calore nel percorso dal collettore al serbatoio di accumulo e aumentare l'efficienza del sistema.Grazie a questo, i collettori sottovuoto funzionano perfettamente durante il mutare delle stagioni (autunno, primavera) e in inverno.

Il collettore del vuoto è costituito da tubi posti in un ambiente senz'aria

I tubi di rame sono utilizzati anche negli scaldacqua solari sottovuoto poiché questo materiale fornisce allo stesso tempo un buon trasferimento di calore e igiene. Il resto degli elementi sono simili: vetro (borosilicato per una migliore trasmissione del calore), sotto c'è uno strato assorbente nero, un tubo con un vettore di calore e un substrato. È più facile garantire la tenuta del sistema, poiché c'è solo una cucitura: la connessione tra il tubo e il serbatoio di stoccaggio.

Tubi separati sono collegati al tubo principale dello scaldacqua a vuoto

L'acqua fredda si riscalda gradualmente dal contatto alternato con tubi di rame caldi. Questo è l'unico modo per dissipare il calore da un impianto solare sottovuoto, quindi è importante fornirgli un flusso regolare di acqua fredda, ovvero utilizzare acqua calda per tutto il giorno. Per aumentare la durata del sistema, l'antigelo viene utilizzato come refrigerante nei collettori solari sottovuoto. Tollera bene il riscaldamento fino a 300 ° C e non gela quando la temperatura del dispositivo scende a -40 ° C in una giornata nuvolosa.

Per la fornitura di acqua calda tutto l'anno e il riscaldamento di una casa di campagna, è necessario un collettore solare sottovuoto. È più costoso, ma più efficiente e affidabile di uno piatto.

È impossibile creare un collettore solare sottovuoto a tutti gli effetti con le proprie mani: realizzare un tubo a pareti spesse in vetro borosilicato è impensabile in condizioni artigianali. Pertanto, un'opzione più affidabile sarebbe quella di acquistare fiaschi di fabbrica (vengono offerte varietà coassiali e piume) e assemblare lo scaldacqua solare in loco. Ma poiché anche tale lavoro richiede notevoli capacità di fabbro, è meglio acquistare un prodotto finito con una garanzia del produttore.