Painéis solares para aquecimento doméstico: tipos, como escolher e instalar corretamente

A inovação tecnológica é verdadeiramente surpreendente, especialmente quando se trata do lado prático da vida.Até recentemente, as pessoas não conheciam esquemas de obtenção de energia rentável, o que permitiria recusar eletricidade cara. Concordo, agora fontes alternativas estão disponíveis para todos e seria ótimo usá-las.

Painéis solares inovadores para aquecimento doméstico estão sendo introduzidos de forma gradual, mas persistente, em nossa realidade cotidiana. Mas antes de ir à loja comprá-los, você deve pesar os prós e os contras, caso contrário poderá acabar adquirindo um modelo totalmente inadequado. Para evitar que isso aconteça, iremos revelar os segredos da escolha desses dispositivos.

Além disso, com nosso material você aprenderá as características de design dos coletores solares e também encontrará instruções passo a passo para instalação de painéis solares. Para facilitar a compreensão, o material vem acompanhado de fotografias e vídeos temáticos.

O princípio do uso de energia solar

Muitas vezes, diante da necessidade de instalação de painéis solares, a pessoa se questiona sobre a viabilidade do empreendimento. Porque na maioria dos casos a percentagem de dias ensolarados é significativamente inferior ao mesmo valor de dias nublados.

Uma proporção semelhante é típica das regiões da zona média, e o clima das regiões norte é caracterizado por um número ainda maior de dias nublados.

O número insuficiente de dias de sol está diretamente relacionado à eficiência dos dispositivos que processam a energia da estrela terrestre. Como resultado, a exposição da luz solar à superfície da bateria é reduzida. Este processo é chamado de insolação.

Painéis solares podem ser usados ​​em sistemas de aquecimento como fornecedores de refrigerante ou energia para alimentar dispositivos

Sua essência reside no fato de que qualquer avião, independente de sua finalidade, recebe uma determinada quantidade de energia solar. Na região Sul esta quantidade é naturalmente superior, o que torna mais relevante a instalação de painéis solares.

Porém, como mostra a prática, o mercado de equipamentos tecnológicos na área de síntese de energia solar está em constante aprimoramento de seus produtos, por isso as células solares modernas são painéis solares Funcionam perfeitamente mesmo em áreas com baixos níveis de insolação.

Distribuição da atividade solar usando o exemplo de um mapa da Rússia. Um coeficiente mais alto é típico das regiões sul (+)

Uma abordagem equilibrada para instalação

Antes de organizar um sistema de aquecimento solar, você deve conhecer as desvantagens e os pontos fortes de uma estrutura movida a energia solar.

Este conhecimento é necessário para uma melhor percepção das diferenças entre equipamentos e análogos e para avaliar a racionalidade do dispositivo e avaliar a viabilidade da estrutura.

Os fatores mais significativos são:

• Eficiência. Eficiência real na conversão de energia solar em energia elétrica. Até agora, a energia das baterias solares é quase cinco vezes mais cara que a eletricidade convencional.
• Sazonalidade de uso. Os painéis solares só podem funcionar de forma produtiva se não houver obstáculos no caminho da luz solar, incluindo nuvens altas.
• Esquema de acumulação fraco. Na maioria dos casos, a energia resultante deve ser gasta imediatamente. Para acumulá-lo e armazená-lo, serão necessárias unidades bastante volumosas, cuja colocação exigirá uma área impressionante.
• Necessidade de energia auxiliar. No inverno, os painéis solares não serão capazes de fornecer calor suficiente para aquecer a casa. Mas podem ser um complemento útil à caldeira de aquecimento em caso de tempo ensolarado.
• Viabilidade de construção. No momento, o retorno dos painéis solares deixa muito a desejar. A sua instalação justifica-se apenas em áreas não ligadas a redes centralizadas. Onde não há alternativa aos dispositivos solares.

Há esperanças no desenvolvimento e produção de dispositivos de energia solar que sejam mais acessíveis aos proprietários privados. Há confiança de que um dia a construção de sistemas que processem energia solar se tornará lucrativa.

É verdade que se tivermos em conta que os recursos energéticos do planeta estão gradualmente a derreter, então podemos considerar plenamente a tecnologia solar como um investimento rentável e promissor.

O complexo solar é totalmente seguro para o meio ambiente, não emite produtos tóxicos de combustão, não perturba o equilíbrio natural e não requer queima de fósseis ou madeira.

Porém, agora isso é apenas um acréscimo às principais fontes de calor, mas já possui seu próprio conjunto de vantagens.

Vantagens significativas do complexo solar:

• Longo período de operação. A simplicidade estrutural garante um mínimo de avarias. Os painéis podem ser danificados acidentalmente ao limpar a neve, mas a substituição do vidro é bastante acessível para ser feita com as próprias mãos.
  
• Grande variedade de modelos. Os dispositivos são produzidos por um número significativo de empresas estrangeiras e representantes individuais de fabricantes nacionais. A gama de preços permite escolher uma opção que cabe no seu bolso.
• Configurações individuais. O equipamento pode ser configurado levando em consideração todos os caprichos da natureza de uma determinada área.
• Energia barata. Mais precisamente, a sua total liberdade é uma qualidade que não deve ser interpretada literalmente devido à significativa intensidade material da construção dos painéis solares.
• Atratividade externa. Os sistemas de aquecimento plano não violam a arquitetura das casas e podem ser percebidos como elementos de design criativo.

Descobrimos que o complexo solar pode ajudar no dia a dia, complementando as fontes de aquecimento tradicionais. Além disso, dados os actuais preços dos combustíveis, energia alternativa promove poupanças, especialmente em contextos do sector privado.

Os principais fabricantes de equipamentos, ao descreverem seus produtos, enfatizam fortemente a absoluta Amizade ambiental sistemas. Naturalmente, o processo de conversão da energia dos fótons ocorre sem a participação de quaisquer substâncias inflamáveis, tóxicas ou químicas explosivas.

Os painéis solares localizados na cobertura não prejudicam o exterior da casa e não ocupam muito espaço

De um modo mais geral, a utilização generalizada de painéis solares reduzirá certamente o consumo de outras fontes de energia, como o carvão ou o gás natural. É claro que a situação ambiental neste caso melhorará qualitativamente e as contas insaciáveis ​​​​de aquecimento e materiais combustíveis permanecerão uma coisa do passado.

A eficiência dos painéis é diretamente proporcional à quantidade de energia solar absorvida.Mas o aspecto tecnológico dos diferentes tipos de equipamentos permite aumentar ou diminuir a produtividade.

Para aumentar o desempenho do sistema, recomenda-se a instalação de aquecimento solar em simbiose com outros métodos de aquecimento mais tradicionais.

Não há necessidade de se preocupar com a possibilidade de o coletor solar falhar muito em breve. A vida útil média desses equipamentos é de cerca de 15 anos. O correto funcionamento das fotocélulas depende principalmente da região em que a instalação é utilizada.

Normalmente, o nível mais intenso de insolação coloca maior estresse no sistema. Portanto, se o equipamento for utilizado em clima temperado, é capaz de durar mais de 15 anos.

A vida útil dos painéis solares é de 12 a 15 anos. Com os devidos cuidados eles durarão mais

Tipos de complexos solares

Está comprovado experimentalmente que algumas substâncias são capazes de reagir mais intensamente à influência dos fótons. Portanto, a tecnologia de fabricação dos painéis solares é diferente.

Os dispositivos solares para uso doméstico são divididos em 2 tipos principais:

• Conversores fotoelétricos (silício e filme). São grupos de fotocélulas conectadas em série ou paralelo entre si, convertendo a radiação solar em eletricidade. Os elementos montados em um único sistema semicondutor são chamados painel solar, que fornece energia para dispositivos de aquecimento eletricamente dependentes.
• Coletores solares (plano, vácuo ou tubular, concentrador ou coletores de espelho).É o tipo mais comum no dia a dia, recebendo energia solar e transmitindo-a ao sistema de aquecimento na forma de eletricidade ou refrigerante aquecido.

Além dos tipos listados, existem estações solares que produzem energia em escala industrial. Para um proprietário privado, podem servir como um fornecedor centralizado de energia.

Um sistema de aquecimento com coletores solares permite o consumo de energia imediatamente após recebê-la.

Dispositivo conversor fotoelétrico

O princípio de funcionamento dos conversores fotoelétricos baseia-se na conversão da energia solar em seu tipo elétrico. São produzidos na forma de módulos sobre moldura de alumínio ou sobre folha flexível de polímero.

No primeiro caso, a parte superior do módulo é protegida por vidro de alta resistência e a parte inferior por uma película isolante. No segundo caso, ambos os invólucros protetores são feitos de polímeros.

As células fotovoltaicas são conectadas por meio de barramentos, cuja função é transferir energia para a bateria ou consumidor. Os barramentos são conectados a contatos que servem para conectar baterias individuais em um sistema completo e para conectar aos consumidores.

O princípio de funcionamento dos conversores fotovoltaicos baseia-se na capacidade dos elementos converterem energia solar em energia elétrica

Com base na organização dos átomos de silício, as células solares são divididas nas seguintes categorias:

• Monocristalino. Fornecendo o silício mais puro, cuja tecnologia de produção é utilizada há muito tempo na fabricação de semicondutores. A essência da produção é o crescimento artificial de um único cristal, que é finalmente cortado em placas com espessura de 0,2-0,4 mm. Estas são as células da futura bateria, das quais serão necessárias 36.
• Policristalino. O processo de fabricação utiliza wafers feitos de silício fundido após resfriamento lento. A tecnologia exige menos energia e esforço de mão de obra, por isso os painéis solares com policristais custam muito menos. Normalmente, essas baterias têm uma cor azul brilhante padrão.
• Feito de silício amorfo. Sua tecnologia de produção está focada no princípio da fase de evaporação. Como resultado do processo de evaporação, uma fina película de silício é depositada no elemento de suporte, que é envolvido na parte superior por uma camada protetora transparente. Essa categoria de painéis solares é chamada de filme fino e é instalada nas paredes das casas.

As baterias monocristalinas são as mais produtivas. Dependendo do modelo e do fabricante, sua eficiência varia na faixa de 14–17%. Os policristalinos são inferiores a eles em termos de critérios de eficiência, sua eficiência é em média de 10 a 12%.

Os sistemas menos produtivos são as baterias solares baseadas em silício amorfo. Eles são projetados para processar radiação espalhada e são instalados nas paredes das casas como complemento aos sistemas mais potentes localizados no telhado. A eficiência está na faixa de 5–6%.

Opções de painel solar policristalino - oferta média em preço e desempenho

Com base em dados obtidos dos principais fabricantes de módulos solares, como Snão-tecnologia Poder, fica claro que a eficiência dos monocristais está aumentando a cada ano, e em breve a eficiência poderá atingir cerca de 33%.

Porém, hoje os melhores indicadores de desempenho pertencem aos produtos da empresa Sanyo. A peculiaridade desses painéis é o elemento externo multicamadas, que aumenta significativamente a eficiência e eficiência coletores solares é 23%.

Devido ao procedimento de processamento característico do silício, a estrutura policristalina contém formações indesejáveis ​​que interferem na melhor absorção da energia solar.

Além disso, as partículas cristalinas da microestrutura do módulo estão dispostas de forma caótica em relação umas às outras, o que dificulta a sublimação de energia. Como resultado, a eficiência do painel raramente excede 18%.

Às vezes ocorre uma simbiose de reservatórios amorfos e poli/monocristalinos. Isso ocorre porque os policristais requerem luz solar intensa para funcionar corretamente, ao contrário dos painéis amorfos. Portanto, combinar as duas tecnologias pode ser uma saída.

Também há mudanças perceptíveis na produção de sistemas de filmes. Assim, no estágio atual, os filmes são bastante comuns módulos solares à base de cádmio e índio.

O revestimento de sílica é constantemente monitorado em cada etapa, caso contrário poderão ocorrer problemas de desempenho.

Está provado que o cádmio absorve muito bem a luz solar, razão pela qual muitos fabricantes de energia solar o adotaram. Como você sabe, a substância é radioativa, mas não há necessidade de se preocupar com a possibilidade de exposição, pois a proporção de metal não é tão grande a ponto de causar qualquer dano à atmosfera, sem falar nos seres humanos.

O semicondutor índio produz com sucesso 20% de eficiência, à frente do cádmio. Devido ao facto de o índio ser muito mais procurado em eletrodomésticos, nomeadamente na produção de televisores LCD, os fabricantes substituem frequentemente o metal por outro análogo - o gálio.

O equipamento solar de filme possui uma estrutura flexível, o que simplifica muito a instalação

Falando sobre as vantagens dos módulos poliméricos e dos coletores de filmes em geral, gostaria de destacar o preço bastante baixo em relação às baterias cristalinas, total segurança e Amizade ambiental, graças ao estado estável do produto químico. substâncias. Além disso, vantagens adicionais incluem flexibilidade e versatilidade.

Características de design de coletores solares

A versão mais simples de um coletor solar plano é uma espécie de caixa, cuja parte frontal é uma superfície de metal enegrecida. No seu interior existe uma serpentina cheia de água, uma mistura de água com anticongelante ou ar.

O fundo e as paredes da caixa são revestidos com isolamento térmico, necessário para preservar a energia recebida na bateria.

Uma placa de metal juntamente com tubos coleta e transfere o refrigerante aquecido para o sistema de aquecimento. Esta parte é chamada de absorvedor. Na maioria das vezes, para sua fabricação, é utilizada folha de cobre, caracterizada por alta condutividade térmica.

O lado externo do adsorvedor deve ser intensamente preto para máxima absorção da radiação solar.

Os painéis solares tubulares são um sistema de tubos ou bobinas com uma placa de metal no topo

Para evitar que os raios sejam refletidos na superfície metálica do adsorvedor, um revestimento transparente durável é instalado na parte superior. Normalmente são opções de vidro temperado com conteúdo mínimo de metal.

Do lado de fora, é aplicado um invólucro óptico especial, que não emite calor na luz infravermelha. Melhora o desempenho do aparelho, capaz de aquecer água até 200°C.

Os painéis tubulares são sensíveis à negatividade atmosférica.Após fortes precipitações, especialmente granizo, recomenda-se verificar cuidadosamente a integridade da cobertura facial do coletor.

Folhas levadas pelo vento, partículas de poeira e galhos quebrados também podem danificar a superfície. Arranhões e lascas levarão a uma deterioração acentuada no desempenho do equipamento.

Existem diversas opções de instalação de painéis solares, pois... Durante a operação, os desenvolvedores eliminaram gradualmente as deficiências

A versão a vácuo está equipada com um tubo multicamadas em forma de garrafa térmica. Este sistema permite reter o calor 95% melhor que os modelos anteriores.

No fundo do tubo multicamadas existe um líquido que se transforma em vapor quando aquecido pelo sol. Um capacitor é montado no topo desse tipo de frasco selado. Ao alcançá-lo, o vapor condensa e transporta calor para o sistema.

Os painéis solares que operam com base no princípio do vácuo são mais eficazes do que os tubulares convencionais em áreas com poucos dias de sol.

Os coletores concentradores são equipados com um dispositivo com superfície espelhada, que concentra a energia que recebe na superfície do absorvedor. A área do espelho é maior que o mesmo tamanho do absorvedor, aumentando assim a eficiência da recepção de energia solar.

O elemento espelho geralmente pode ser concentrado em um ponto ou linha fina sem a menor perda de desempenho.

Ao construir um tubo receptor de calor baseado no princípio de uma garrafa térmica, a produtividade do dispositivo quase dobra

A desvantagem dos concentradores é que eles só conseguem perceber a radiação direta. Portanto, os desenvolvimentos mais recentes estão equipados com dispositivos de rastreamento rotativo, a fim de eliminar ou reduzir a influência desta desvantagem.

Dispositivos de rastreamento forçam o coletor a girar seguindo o movimento da estrela para coletar todos os seus raios.

Este é o tipo mais eficaz de painel coletor solar, permitindo aquecer o refrigerante a uma temperatura máxima em comparação com outros. É verdade que funcionam bem em áreas desérticas, são caros, por isso são procurados principalmente pelas organizações de produção.

Um concentrador solar funciona concentrando a energia solar em um absorvedor que possui uma área menor

Uma nova solução interessante foi uma estrutura coletora esférica que captura literalmente todos os raios que pode perceber. Não precisa ser equipado com mecanismo giratório, que, aliás, é volátil e requer conexão à rede elétrica.

O design esférico difere do usual porque não consiste em tubos separados conectados aos tubos de entrada e saída, mas em um dissipador de calor de parafuso único.

A bobina receptora é preenchida com água de processo que, quando aquecida, sobe ao longo de um caminho helicoidal e sai aquecida pelo tubo de saída e daí para o sistema de aquecimento.

Após o resfriamento, o refrigerante retorna novamente do circuito de aquecimento para o tubo de entrada do coletor esférico. O processo é repetido.

Uma vantagem significativa do sistema esférico é que o aquecimento ocorre durante todo o dia. Não necessita ser equipado com mecanismos rotativos que requeiram alimentação elétrica. Graças ao design do parafuso, caracteriza-se por perdas mínimas de energia na tubulação.

Todos os tipos de coletores solares pertencem à categoria de sistemas de energia auxiliares sazonais.Dependendo do modelo, sua tubulação interna pode conter até 200 litros de líquido, e a quantidade mínima utilizada nos módulos de vácuo é de cerca de 60 litros.

É perfeitamente possível construir um coletor solar com as próprias mãos. O site traz uma seleção de artigos dedicados a sistemas solares caseiros.

Aconselhamos você a ler:

1. Como fazer um coletor solar para aquecimento com as próprias mãos - guia passo a passo
2. Como fazer uma bateria solar com as próprias mãos: instruções para automontagem

Instruções de instalação para baterias solares

É aconselhável instalar painéis pertencentes à classe “plana” no verão, quando o nível de insolação é maior. Esta será a melhor opção pela relação preço e energia recebida, o que significa adquirir tais coletores solares justificará totalmente todo o dinheiro gasto.

De uma forma ou de outra, o potencial energético do equipamento permite a sua utilização em sistemas de abastecimento de água quente e aquecimento.

O processo de conversão de energia é extremamente sensível às mudanças de temperatura. Isto deve ser levado em consideração durante a instalação. O primeiro passo é certificar-se de que a casa está completamente isolada, caso contrário podem ocorrer avarias inesperadas no sistema.

Um sistema de aquecimento com painéis solares é um circuito fechado com refrigerante circulando através dele

Para cada região, é fornecida a opção ideal de instalação do equipamento. O cálculo é feito com base no mesmo grau de insolação. De acordo com as regras de uso, o coletor deve ser posicionado de forma que o ângulo de incidência da luz solar em sua superfície seja de 90°.

Somente neste caso a eficiência do sistema será máxima.Você pode obter precisão absoluta ao instalar painéis medindo a latitude da área.

Um fator importante será a direção em que os painéis serão colocados. Devido ao facto de o nível de potência mais elevado ser alcançado principalmente a meio do dia, vale a pena orientar os painéis na direção sul. São permitidos alguns desvios durante o processo de instalação, na direção leste ou oeste, mas não muito.

Além disso, muitas vezes é observada uma diminuição na eficiência devido às sombras das árvores que caem no painel coletor. No inverno, é recomendado aumentar o ângulo de inclinação dos painéis solares, isso melhorará o nível de desempenho do sistema.

Passo 1. Selecionando o ângulo de inclinação

A eficiência dos coletores depende principalmente do ângulo do painel em relação à superfície horizontal. Para ideal absorção de luz Recomenda-se manter a inclinação em torno de 45°.

O ângulo ideal de inclinação do painel solar depende da estação. Seria bom se o dispositivo estivesse equipado com um dispositivo para ajustar o ângulo

O azimute deve ser mantido em 0° (direção direta ao Sul). Alguns desvios de 30-40° são permitidos para melhor insolação. Para aumentar a rigidez, existe um especial. estruturas de alumínio.

Isto é típico principalmente para a instalação de coletores em um telhado inclinado. Evitarão alterações nos parâmetros definidos devido às condições climáticas, e a rápida velocidade de instalação, por meio de ganchos e perfis de fixação, economizará tempo.

Passo 2. Construção do circuito primário

Numa primeira fase são instalados todos os componentes de aquecimento: caldeiras, compressores, condutores de calor, etc. Por conveniência, é recomendável colocar os elementos do sistema em um local de fácil acesso.Durante a instalação tanque de expansão, deve-se levar em consideração a ausência de obstáculos entre ele e os coletores.

A temperatura dentro do tanque é medida usando um sensor de temperatura. Deve ser fixado no fundo do tanque.

A próxima etapa será a organização de um sistema de ventilação. Ao instalar o circuito, você deve criar saída de ar, saindo do tanque de expansão. A melhor solução seria levar a comunicação para o telhado. Isto ajudará a regular as diferenças de pressão dentro do sistema de aquecimento.

Os painéis solares fazem parte de um sistema de aquecimento, que também deve incluir caldeiras, bombas centrífugas, tubulações, etc.

O processo de movimento do fluido dentro AQS depende de Bomba de circulação. Recomenda-se a sua utilização apenas em sistemas com circuito fechado de água. Além disso, para comodidade na troca do fluido, o tanque de expansão deve ser equipado com sistema de drenagem. Para isso, é adequada a instalação de uma torneira em algum lugar na parte inferior do aparelho.

Etapa 3. Compreendemos os recursos operacionais

Sistema solar opera em rede de 220 V. Cada modelo possui um diagrama de conexão exclusivo, que é fornecido no kit.

A fiação deve ser cuidadosamente isolada e os termostatos e todos os tipos de relés devem estar localizados em local extremamente seco. Para melhor vedação, recomenda-se proteger o equipamento com material hidrofóbico.

Certifique-se de que o sistema esteja conectado ao terra. Isso irá protegê-lo de situações de risco de vida.

Passo 4. Escolhendo um método para conectar elementos

A soldagem de circuitos de cobre e peças elétricas deve ser feita com pasta de solda especial. Antes disso, é necessário limpar as juntas.É melhor fazer isso com uma escova de aço.

Os elementos que conduzem ao tanque de distribuição (tubos, serpentinas) são soldados ou aparafusados, primeiro fatiamento escultura É importante entender que o tubo com o líquido resfriado deve se aproximar do fundo do tanque, e o tubo com o líquido quente deve ir para o topo.

Etapa 5. Instalação de painéis solares

Etapa preparatória: o que precisa ser preparado para instalação.

Em seguida vem o processo de instalação de painéis solares. As instruções de instalação para 2 painéis são adequadas para a montagem de qualquer número de coletores solares: o princípio de instalação não muda. O principal é encontrar uma área para instalação.

A última etapa é o teste do sistema.

Informações adicionais sobre instalação e conexão de painéis solares são apresentadas nos artigos:

1. Esquemas e métodos de conexão de painéis solares: como instalar corretamente um painel solar
2. Diagrama de conexão para painéis solares: ao controlador, à bateria e aos sistemas atendidos

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aplicação de painéis solares em sistemas de comunicação autónomos:

Demonstração de produtos de um dos líderes na produção de painéis solares:

O princípio de projeto e operação de um coletor de vácuo:

Os sistemas solares melhoram anualmente o seu desempenho na conversão de energia solar. Os desenvolvedores já oferecem uma grande variedade de coletores planos e tubulares, usando revestimento de quartzo ou módulos monocristalinos.

Tudo isso está atualizando gradativamente as fontes alternativas de energia, fazendo com que em breve a energia solar esteja ao alcance de todos.

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