Escalfador Solar D'aigua De Bricolatge: Diagrama, Dispositiu, Etc. + Vídeo

2024 Autora: Bailey Albertson | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 12:56

Escalfador solar d’aigua: possibilitat d’utilitzar un geo-col·lector i autofabricació del dispositiu

El sol és la font d’energia lliure i segura més gran. I si la gent anterior no la podia fer servir, ara hi ha tecnologies que ajuden a proporcionar una casa amb calor i aigua calenta només a costa del sol. L’ús de col·leccionistes és una manera assequible i rendible de fer que una casa de camp sigui més còmoda. Només cal que escolliu el col·lector solar adequat (o el fabriqueu vosaltres mateixos) i, a continuació, introduïu-lo al sistema de calefacció existent.

Contingut

• 1 Què és un escalfador solar d’aigua

  1.1 Àmbit d’ús de les plantes solars

• 2 Tipus de captadors solars

  • 2.1 Taula: Característiques comparatives dels col·lectors plans i de buit
  • 2.2 Característiques dels escalfadors solars d’aigua de panell pla
  • 2.3 Característiques dels col·lectors de buit

• 3 En quin sistema s'integra un escalfador solar d'aigua

  • 3.1 Tipus de circulació
  • 3.2 Selecció del tipus de circuit de circulació

• 4 Com es fa un col·lector solar pla amb les seves pròpies mans

  • 4.1 Eines i materials per al treball
  • 4.2 Vídeo: com fer un escalfador d’aigua solar de tub pla de coure
  • 4.3 Instal·lació del col·lector solar
  • 4.4 Manteniment del col·lector solar
• 5 Vídeo: instruccions per muntar un col·lector solar a partir de llaunes d'alumini

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 al subministrament d’aigua calenta i la calefacció o la generació d’electricitat.

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, la frase escalfador d’aigua solar encara s’associa amb un dipòsit negre al terrat 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 per llei 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 centrals solars al món que, juntes, ocuparien més de 71 milions de m ². Quasi 15 milions de m ² 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 administratius, 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.

Al sector privat, cada persona d’Alemanya té 0,14 m ² de superfície de captadors solars, d’Àustria - 0,45 m ², de Xipre - 0,8 m ² i de Rússia - 0,0002 m ². La intensitat de la llum solar a Rússia només 0,5 kWh / m ² menys que al sud d'Alemanya. Això significa que la baixa popularitat dels captadors solars a les regions del nord no es deu a motius geogràfics.

Fins i tot l’aigua de la piscina es pot escalfar amb un ampli sistema de col·lectors

Tipus de captadors solars

Els enginyers han desenvolupat concentradors plans, tubulars amb buit, reflectors parabòlics, torres aèries, 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

Col·leccionista pla	Col·lector de buit
Fàcil de fer amb les seves pròpies mans a partir de materials de rebuig.	Fabricat en un entorn industrial o muntat a partir de peces de fàbrica.
Es paga ràpidament.	Paga tres vegades més que el pla.
Menys probabilitats de sobreescalfament en èpoques de calor.	Evita que la calor acumulada torni al medi ambient.
Funciona eficaçment a l’estiu o en països amb climes càlids.	Apte per a regions fredes, funciona a l'hivern a temperatures de fins a -30 o C.
Té un vent elevat, de manera que una forta ratxa de vent el pot fer sortir del terrat.	El vent passa lliurement entre els tubs de buit, de manera que la probabilitat que el col·lector no sigui impactat per la tempesta és més gran.
Es neteja de neu, gelades i gel.	La productivitat és 2-3 vegades superior a la d'un col·lector pla (amb àrees iguals).

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 bé com a 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 el segellat de les costures estan dissenyats 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 dia calorós i assolellat pot escalfar fins a 190-210 ^o 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.

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 el canvi d’estació (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 negre, un tub amb refrigerant 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. L’anticongelant s’utilitza com a refrigerant en col·lectors solars de buit per augmentar la durabilitat del sistema. Es tolera escalfant a 300 ^{de la} C i no congelar quan un dia ennuvolat la temperatura de el dispositiu es redueix a -40 ^a S.

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.

En quin sistema s’integra un escalfador d’aigua solar

Perquè l’aigua calenta comenci a sortir de l’aixeta, és important no només triar un col·lector, sinó també crear-ne un sistema sencer des d’un dipòsit d’emmagatzematge, connectant canonades, aixetes i altres elements.

Tipus de circulació

Determineu si podeu instal·lar el dipòsit d’emmagatzematge per sobre del nivell del col·lector. Depèn de quin dels dos tipus de circulació hi haurà al sistema.

1. La circulació natural es crea a causa de la diferència de densitat entre aigua freda i calenta. El líquid escalfat tendeix a pujar, cosa que determina la ubicació del dipòsit d’emmagatzematge. Si el sostre és complex, trieu un lloc ben il·luminat per al col·lector i col·loqueu el dipòsit sota la carena.

   

   Amb la circulació natural, l’aigua es mou pel sistema a causa de la diferència de densitat entre l’aigua freda i l’aigua calenta.

2. Els sistemes amb circulació forçada funcionen gràcies a una bomba que bombeja aigua calenta a un dipòsit preparat. En aquest cas, es pot col·locar els elements del sistema allunyats els uns dels altres, per exemple, per posar un tanc d’emmagatzematge a les golfes o al soterrani. És millor per a l'exterior i requereix menys esforç per aïllar el propi tanc. Però les canonades que condueixen des del col·lector fins al dipòsit han d’estar proveïdes d’aïllament tèrmic, en cas contrari, hi haurà el risc de perdre tota la calor al llarg del camí. La circulació forçada requereix l’ús d’electricitat, de manera que si no hi ha electricitat a la dacha o si sovint l’electricitat s’apaga, aquesta opció no funcionarà.

   

   En sistemes amb circulació forçada, l’aigua calenta es mou mitjançant una bomba

Si decidiu utilitzar un oli de transmissió de calor al col·lector, proporcioneu una bomba per a la circulació forçada. En cas contrari, a causa del baix coeficient d’expansió del petroli, el sistema simplement no funcionarà.

Selecció del tipus de circuit de circulació

Són comuns tres tipus de sistemes:

1. Bucle obert. Aquesta és la forma més senzilla de subministrar aigua calenta a casa vostra. La seva principal diferència és que el refrigerant del col·lector és necessàriament aigua. Primer, s’escalfa en tubs, després entra al dipòsit d’emmagatzematge i després directament a l’aixeta de la cuina o el bany. És a dir, l’aigua no circula en cercle, sinó que una nova porció s’escalfa cada cop en un circuit obert.

   

   En un sistema d’aigua calenta de bucle obert, l’aigua no circula en cercle

2. Monocircuit. És preferible quan se suposa que calenta la casa amb l'ajut de la calor solar o que abaratix el funcionament de la calefacció elèctrica. La seva diferència és que l’aigua escalfada pel sol entra a les canonades de calefacció. El refrigerant es mou en cercle al sistema. Es tracta d’un cicle de circulació tancat. Com que el captador solar s’utilitza a l’hivern i fora de temporada, trieu els models de buit i incloeu un escalfador addicional al sistema. Una caldera elèctrica o de gas ajuda a portar el refrigerant a la temperatura desitjada en dies freds i ennuvolats, així com a la nit.

   

   En un sistema de circulació d’un sol circuit, el col·lector solar funciona en paral·lel a la caldera

3. Doble circuit. Aquesta opció implica la transferència de calor del col·lector al sistema mitjançant un intercanviador de calor especial. Com que no hi ha contacte directe entre el refrigerant i l’aigua, s’utilitza oli o anticongelant al col·lector. El sistema és òptim per a cases rurals on viuen persones durant tot l'any. En ell, el col·lector s’utilitza tant per al subministrament d’aigua calenta com per a la calefacció alhora. Per regla general, una caldera i / o caldera també s’hi integren per escalfar aigua addicional i s’utilitzen diversos col·lectors (segons el nombre de residents i les característiques climàtiques de la regió).

   

   En un sistema de circulació de doble circuit, no hi ha contacte directe entre el refrigerant de l'escalfador solar d'aigua i l'aigua

Com fer un col·lector solar pla amb les teves pròpies mans

Això requereix un dibuix. També haureu de calcular la superfície de l’escalfador d’aigua d’acord amb les necessitats de la família. Aquest paràmetre està determinat per la fórmula: A = K * F * SF / (G * η) AW = 1 / (G * η) A = K * F * SF * AW, on:

• A - superfície col·lectora, m2;
• AW és la superfície reduïda que és capaç de generar 1 kW * hora al dia, m2 * dia / (kW * hora);
• Η - eficiència d'un col·lector,%;
• G - radiació solar total per dia, típica per a una àrea determinada, kW * hora / (m2 * dia);
• K - coeficient tenint en compte el valor de l'angle d'inclinació dels col·lectors i la seva orientació en relació amb els punts cardinals;
• F és l'energia necessària per escalfar aigua al dia, kW * hora / dia;
• SF és la proporció de l'energia del sol en cobrir la demanda de calor,%.

Per a la construcció d’un col·lector, necessitareu un dibuix detallat que indiqui el nombre i la mida de les peces

Eines i materials per al treball

Per a la fabricació d’un col·lector solar pla de 2,28x1,9x0,1 m amb tubs metàl·lics-plàstics i un marc de fusta, necessitareu:

• serra mecànica o trencaclosques per tallar fusta i contraxapat;
• tisores per a canonades metall-plàstic;
• tornavís;
• pinzells i una pistola de polvorització o llauna de pintura per a ennegrir les canonades muntades.

Seqüenciació:

1. Munteu una caixa per a la base del col·lector a partir de dues làmines de fusta contraxapada de 1,52x1,52 m, 1 cm de gruix. Una d’elles retallada per crear laterals per obtenir detalls: 0,76x0,38 m de mida - 4 unitats., 1,52x0 Mida de 76 m - 1 PC.

   

   Els fulls de fusta contraxapada s’utilitzen per crear una caixa de col·lecció

2. Pinteu la superfície interior de la caixa resultant amb pintura mat negra i la superfície exterior de blanc o cobriu-la amb un vernís protector.

3. Creeu un marc per fixar una caixa a partir d’una barra de 5x5 cm, segons el diagrama adjunt. En total, es necessitaran 60 m de fusta. Abans del muntatge, és important tractar les peces amb un conservant de la fusta per protegir el material de precipitacions i temperatures extremes. Fixa les peces juntes amb cargols de fusta amb cantonades de metall de 5x5 cm.

   

   Un suport (marc) per a la caixa està format per una barra

4. Fixeu la caixa al suport preparat i realitzeu el muntatge posterior en aquest suport inclinat.

5. Feu marques cap a on aniran les canonades i on encaixaran les canonades. Pinteu-los també de negre per no augmentar la pèrdua de calor.

   

   Per a una fixació segura, els tubs de muntatge es col·loquen en quatre files

6. Talleu els tubs de plàstic reforçat de 0,5 "de gruix en trossos a la longitud desitjada. Per evitar un error, utilitzeu el primer fragment com a referència. Hauríeu d’aconseguir 45 peces de 2,14 m cadascuna.
7. Muntar la serp de les canonades del suport, utilitzant accessoris per a canonades de metall-plàstic per torns. Es requereixen un total de 44 colzes angulars del tipus "mare-mare" i "mare-pare" i 88 adaptadors des de la canonada metàl·lica-plàstica fins a la connexió. Utilitzeu un fil de segellat per segellar les juntes. Al començament i al final de la serp, fixeu els adaptadors per connectar les mànegues de subministrament d’aigua i de drenatge.

8. Pinteu l'estructura de negre amb una pistola o una llauna.

   

   La bobina col·lectora està pintada amb pintura negra

9. Connecteu la bobina a la bomba i assegureu-vos que no hi hagi fuites en bombejar aigua. Si alguna connexió no és prou estreta, buideu-la i torneu-la a muntar i torneu-la a comprovar.

10. Cobriu la part superior de la caixa amb vidre transparent o policarbonat sòlid. Si no és possible utilitzar un full sòlid, feu un marc d'alumini de la mida dels fragments disponibles (preferiblement no més de quatre) i assegureu els panells de manera segura. Tracteu amb cura cada junta amb silicona transparent de manera que l'escalfador d'aigua estigui ajustat.

    

    El blindatge del col·lector es pot muntar a partir de diverses peces, reforçant encara més les juntes

Segons l’esquema descrit, es col·loca un col·lector amb una capacitat d’1,6-2 kW.

Vídeo: com fer un escalfador d’aigua solar de tub pla de coure

Instal·lació de col·lectors solars

El dispositiu està instal·lat al terrat. Aquesta opció és adequada per a cases de camp i edificis de gran alçada. És millor si el sostre està inclinat i l'angle d'inclinació és proper a la latitud d'aquesta regió. En aquest cas, haureu de fixar els suports als taulers del seu costat sud a través del material de coberta. El col·lector es col·locarà a 15-20 cm sobre el nivell del sostre, paral·lel a la rampa. Aquesta és la solució més harmònica, sobretot si s’utilitzen diversos escalfadors d’aigua a la casa. De vegades, el col·lector s'inclou al sostre de manera que la pantalla protectora quedi al mateix nivell que la coberta decorativa del sostre. Però aquest mètode és molt més costós i pot debilitar l'estructura del sostre.

El millor és muntar el sistema col·lector de plaques planes en un sostre inclinat

Als sostres plans, els col·lectors es munten sobre estructures especials que els subjecten en un angle determinat. Els estands es poden comprar ja preparats o soldats per si mateixos des de les cantonades. L’estructura metàl·lica s’uneix a la base amb grans cargols d’ancoratge.

En un sostre pla, els col·lectors es munten sobre estructures especials

A les cases d'estiu, els col·lectors solars s'instal·len al costat de la casa o la piscina en una zona assolellada i oberta. En aquest cas, trien un lloc en un lloc ja creat o equipen una base fiable per separat. Per fer-ho, necessitareu una plataforma rectangular amb un coixí a granel estafat, impermeabilització i un revestiment de lloses de paviment, gres porcellànic i altre material resistent, dur i resistent a la intempèrie. Posteriorment, s’hi munta un suport de cavallet metàl·lic o de fusta sobre el qual s’adjunta el col·lector solar.

Instal·lar un col·lector solar en suports que no tinguin una base comuna es considera menys fiable, però ajuda a estalviar espai

Manteniment del col·lector solar

Com qualsevol altre equip, el dispositiu requereix servei. Les obres més habituals:

1. Rentat de vidres. El panell protector del col·lector es torna tèrbol amb el pas del temps a causa de la pols i els dipòsits. Per evitar que això afecti l’eficiència del sistema, val la pena netejar-lo un cop al mes (durant el període de treball) amb un netejador de vidres normal o només amb aigua sabonosa (si el panell transparent no és de vidre). Com que la carcassa està segellada, no cal fer cap treball preparatori per aturar el sistema.
2. Col·lecció de plaques de drenatge si no s'utilitza a l'hivern. La congelació d’aigua durant un temps hivernal nuvolós pot trencar canonades i accessoris. Per tant, amb l’aparició del clima fred, cal apagar el subministrament d’aigua i drenar completament el líquid de les canonades. Aleshores, a la propera casa rural d’estiu, el col·lector estarà a punt per treballar de nou. La resta de l’escalfador solar d’aigua és resistent a la intempèrie, per la qual cosa no cal retirar-los del sostre de la casa de camp.
3. Substitució del refrigerant si es deteriora a causa de la violació de les normes de funcionament. L’anticongelant utilitzat en els col·lectors solars al buit és molt sensible al sobreescalfament. Si l’escalfador d’aigua no podia transmetre calor a l’aigua (no s’utilitzava aigua calenta a la casa, el sistema de calefacció estava apagat), es formen flocs al líquid i s’obstrueixen els primers tubs de coure i un filtre. Com a resultat, el col·leccionista no pot realitzar les seves funcions amb normalitat. En aquest cas, buideu completament l’anticongelant de cada matràs, renteu el tub i ompliu el sistema amb anticongelant especialitzat (per a col·lectors, no per a vehicles). També s’ha de netejar el filtre i substituir el cartutx. Després d’engegar el sistema, poden aparèixer flocs accidentalment restants al filtre, per tant, durant el primer dia d’operació del col·lector, cal controlar-lo i, si cal, netejar el cartutx.

4. Substitució del vidre trencat. De vegades, el panell protector es trenca a causa de la calamarsa, els vàndals i altres motius. No és difícil substituir el vidre en un col·lector pla: només cal que traieu el vell i fixeu el nou amb un segellador de silicona. El treball no trigarà més de mitja hora, no cal apagar el sistema. Al col·lector de buit, caldrà substituir tota la bombeta. L'haureu de demanar al mateix fabricant.

   

   És millor confiar la substitució d'un matràs de col·lector de buit danyat a professionals.

Si es va comprar el col·lector, en la primera avaria val la pena trucar al mestre i, durant el període de garantia, poseu-vos en contacte amb el representant del fabricant. Un escalfador d’aigua solar casolà s’haurà de reparar tot sol, però trobar una avaria i arreglar-lo en un producte casolà és molt més fàcil que en un de fàbrica. L’experiència dels reparadors de col·lectors suggereix que primer cal comprovar l’estat de les vàlvules, els sensors, el dipòsit d’emmagatzematge i la bomba, ja que són menys fiables que la mateixa planta solar.

En els sistemes d’ACS amb col·lector solar, les vàlvules i els sensors solen fallar.

Vídeo: instruccions per muntar un col·lector solar a partir de llaunes d’alumini

Els propietaris dels col·lectors solars estan segurs: un cop avaluades les capacitats d’aquest dispositiu, simplement serà impossible prescindir-ne. Ara podeu proporcionar a la vostra casa o casa rural d’estiu una calor econòmica i segura.