Sistemas de aquecimento solar: análise de tecnologias de aquecimento baseadas em sistemas solares

A questão de encontrar fontes alternativas de calor torna-se cada vez mais urgente. Isto é facilitado pelo aumento dos preços do gás, carvão e petróleo.Uma direção muito promissora são os sistemas de aquecimento solar que podem aquecer efetivamente uma sala por muitos anos.

Você está pensando em instalar um sistema solar, mas tem dúvidas e questionamentos? Ajudaremos você a descobrir quando é apropriado usar energia solar para aquecimento e descreveremos possíveis opções para organizar o aquecimento. Além disso, ofereceremos instruções para a fabricação de sistemas solares caseiros - coletores planos e tubulares.

A energia solar é uma fonte alternativa de calor

A ideia de utilizar energia solar para aquecimento não é nova. Além disso, a viabilidade da sua utilização foi comprovada pelos americanos, chineses, espanhóis, israelenses e japoneses.

O mercado está repleto de ofertas de diversas instalações para conversão de energia solar e sua posterior utilização para necessidades econômicas.

Os sistemas solares são usados ​​ativamente como a principal fonte de calor em muitos países ao redor do mundo. Nas nossas latitudes ainda é utilizado como complemento ao sistema de aquecimento

O custo dos sistemas depende do tipo, área e material utilizado na fabricação. De ano para ano, verifica-se uma tendência constante de queda nos preços de todos os tipos de instalações solares - sistemas solares.

Isso os torna mais acessíveis a uma população mais ampla. Mas nem todo mundo está pronto para fazer essa compra ainda.

Mas, se desejar, você pode construir um sistema de aquecimento solar eficaz com suas próprias mãos, gastando muito menos dinheiro.

Um sistema de aquecimento convencional que desempenha perfeitamente as suas funções há muitos anos está a tornar-se cada vez mais caro. A razão para isto é o aumento global dos preços dos recursos energéticos em todo o mundo. O desejo natural do proprietário é economizar no aquecimento, que consome uma parcela significativa do orçamento familiar.

Assim, um sistema de aquecimento solar pode substituir totalmente o habitual combustível sólido, gás ou qualquer outro. Tudo depende do tipo e tamanho do ambiente em que será utilizado.

Uma opção adequada para um celeiro não será adequada para um edifício residencial, e um sistema que satisfaça as necessidades de uma casa de veraneio não consegue dar conta do aquecimento de uma mansão de 2 andares.

Substituir completamente o aquecimento tradicional por energia solar às vezes é problemático. O proprietário teme que o sistema não funcione ou que não haja espaço físico suficiente para instalar o número necessário de painéis.

Por isso, muitas vezes utilizam um sistema de aquecimento combinado sem abandonar completamente o equipamento a gás (elétrico ou outro) instalado. O nível de substituição do aquecimento convencional pelo solar pode chegar a 90%.

Além disso, o número anual de dias ensolarados na área em que a casa está localizada é importante. Além disso, a temperatura média diária não é tão importante. Muitas instalações absorvem efetivamente a luz em dias gelados de inverno (coletores solares que usam anticongelante como refrigerante).

Além do aquecimento, uma instalação solar pode fornecer água quente e eletricidade a uma casa.

Onde a instalação solar será mais eficaz?

Quando se trata de substituir o aquecimento por um sistema solar, é necessário levar em consideração uma série de fatores que afetam sua eficiência.

Primeiramente, você precisa escolher o certo tipo de sistema solar. Neste caso, deve-se levar em consideração a área da sala e sua finalidade. Na maioria das vezes, esta é uma casa particular onde mora uma família de 4 a 5 pessoas.

Em segundo lugar, calcule cuidadosamente as suas necessidades de calor com base no consumo máximo durante a estação fria. Compare esses números com a quantidade de energia gerada por metro quadrado. m instalação solar. Resta calcular a área da estrutura solar que aguenta o aquecimento de uma determinada divisão.

O valor resultante se tornará o principal fator na determinação da localização do sistema. Normalmente, os proprietários preferem usar o telhado ou a parede da casa. Raramente utilize a área adjacente ou o telhado da garagem. Às vezes, são construídos suportes especiais para montar a instalação.

A construção de stands especiais para instalação de sistemas solares permite a sua colocação mais cómoda no local

É importante que nada impeça a livre penetração da luz solar na superfície absorvente de luz. Você precisa escolher uma parede ou parte do telhado sul, sudeste ou sudoeste.

Decidido onde serão colocados os painéis solares, é necessário realizar a preparação preliminar da casa:

• Libere espaço. Corte o excesso de plantações se estiverem no caminho.
• Fortalecer o telhado. Aqui não devemos esquecer o peso da estrutura proposta.
• Isolamento adicional do edifício. Afinal, não faz sentido aquecer a rua.

Terceiro, você precisa decidir se deseja comprar ou construir um sistema de aquecimento. Tudo depende da capacidade financeira e da vontade de dedicar tempo à fabricação da estrutura.

Escolhida a segunda opção, é necessário entender o princípio de funcionamento do sistema desejado para montar tudo corretamente.

Possíveis opções para organizar aquecimento solar

As opções para a construção de um sistema de aquecimento solar dependem totalmente da vontade do proprietário da casa:

• Aplicação de produtos de fábrica. Compra de coletores prontos com auto-instalação e instalação.
• Construção de um projeto piloto. É necessário verificar o efeito do uso do sistema para cálculos mais precisos.
• Desempenho independente de um ciclo completo de trabalho. Cálculo, projeto, construção de raiz de um sistema solar, sua instalação.

Opção 1. Isto implica escolher o local certo para as instalações solares, pois disso dependerá a eficiência da sua utilização. A instalação também exigirá habilidades especiais.

Não há necessidade de calcular o número de painéis - bastará comunicar todos os seus desejos ao fornecedor do equipamento.Você também precisará responder perguntas esclarecedoras dos gestores - é isso, a seleção do número ideal de painéis (coletores) acontecerá sem dificuldades.

Para instalar você mesmo uma instalação solar no telhado, você precisa contar com o apoio de pelo menos um assistente. Você não pode fazer esse trabalho sozinho

Opção nº 2 — construção de um projecto-piloto. Será a solução ideal para pessoas duvidosas. Afinal, a decisão final de substituir o sistema de aquecimento é difícil de tomar de imediato. Construir um coletor solar (ar ou água) de pequeno porte e testá-lo “em ação” será uma experiência gratificante.

Depois de avaliar os custos reais de produção, compará-los com o valor de mercado de sistemas semelhantes e calcular a economia com o uso na fazenda, será fácil tomar uma decisão responsável.

Opção nº 3 – a escolha de verdadeiros mestres.

Para aquecer totalmente a instalação, será necessária uma quantidade colossal de trabalho:

• Calcule a área necessária do sistema solar.
• Determine o local da instalação futura e reforce-o.
• Isolamento adicional da casa.
• Compre todos os elementos para construir o sistema.
• Construir bateria solar.
• Instale o sistema construído, focando nos requisitos básicos – o ângulo de inclinação em relação à incidência da luz solar.

Realizar um ciclo completo de trabalho na instalação de um sistema não pode ser considerado uma tarefa fácil, mas o processo é extremamente emocionante. Além disso, permite economizar uma quantia bastante substancial.

Ao escolher um tipo de aquecimento que utiliza energia solar, você deve decidir se ele será utilizado adicionalmente para aquecer água e gerar eletricidade (clique para ampliar)

Tipos de instalações para conversão de energia solar

Dependendo do princípio de funcionamento, existem dois tipos de dispositivos que absorvem a luz solar:

• Baterias baseadas em conversores fotoelétricos. Representando sistemas de elementos semicondutores conectados em série ou paralelo. Eles fornecem corrente para alimentar aquecedores domésticos.
• Coletores solares. Painéis com sistema de tubos preenchidos com refrigerante: ar, mistura anticongelante ou água. Eles fornecem refrigerante aquecido pelo sol ao circuito de aquecimento.

Vamos considerar cada opção separadamente.

Painéis solares

Uma bateria solar converte a luz absorvida em eletricidade. Consiste em fotocélulas (na maioria das vezes de silício), capazes de extrair imediatamente corrente elétrica direta da radiação solar.

Tal instalação pode ser usada para garantir a funcionalidade de equipamentos de aquecimento elétrico. Deve estar conectado ao sistema de alimentação da casa.

A eficiência de conversão da radiação solar com esta instalação é de 5% a 20%, dependendo do tipo de dispositivo que processa a radiação solar. Capacidade 1m² bateria solar – 120 W.

Resta calcular quantos metros quadrados de espaço serão necessários para atender às necessidades de um determinado domicílio, com base no tamanho da casa, nas necessidades individuais de calor e no nível de isolamento das estruturas.

É mais cómodo colocar painéis solares no telhado da casa, escolhendo para o efeito a sua vertente sul

Para aquecimento, os painéis solares são mais eficazes nas regiões do sul. Sua principal desvantagem é a diminuição da eficiência ao entardecer e em tempo nublado e a total falta de desempenho à noite.

Para fazer uma bateria solar com as próprias mãos, primeiro você precisa montar a estrutura, soldar as células solares, depois colocar tudo com cuidado e usar selante.

Para fazer a moldura são utilizadas ripas de madeira e cantos de alumínio.Tudo depende do tamanho da estrutura a ser montada e do local de sua instalação. As células solares - pastilhas de silício - são a parte mais consumível da estrutura. Eles são monocristalinos e policristalinos. Os primeiros são um pouco mais caros, mas seu desempenho é 5% superior.

Fazer você mesmo é impossível. É melhor adquirir conversores fotoelétricos com condutores já soldados.

Eles devem ser colocados sobre uma base de fibra, depois fixados na moldura, conduzir os fios dos elementos para fora e preencher todos os furos com selante. Deixe a estrutura secar bem e cubra com uma tampa de vidro ou plástico transparente.

Os diagramas de instalação e métodos para conectar painéis solares são descritos em Este artigo.

Coletores solares

Os coletores têm uma maneira fundamentalmente diferente de converter a luz absorvida. Seu trabalho é baseado na passagem do refrigerante pelos tubos.

Dependendo do projeto, podem ser distinguidos três tipos principais de coletores, mais frequentemente utilizados para a construção de um sistema de aquecimento solar:

• Plano. O dissipador de calor - seu absorvedor é feito de chapa metálica com superfície externa enegrecida. Quando aquecido, transfere energia para o refrigerante do sistema de aquecimento.
• Vácuo. Colecionador sistema tipo vácuo feito de acordo com o design da garrafa térmica, graças ao qual o calor recebido do sol é preservado quase duas vezes mais.
• Centros. O dispositivo está equipado com uma parte espelhada côncava com uma grande área de superfície que concentra a luz solar em uma pequena área absorvente.

As instalações solares mais comuns na vida quotidiana estão equipadas com um sistema de tubos constituído por elementos ligados em paralelo ou por uma bobina. Os tubos são preenchidos com água técnica ou com uma mistura de água com líquido não congelante ou ar.

Tendo visualizado as principais partes de uma instalação solar, é mais fácil decidir onde é melhor colocar determinados componentes (+)

A instalação de ar pode ser usada como fonte de aquecimento adicional. Não é capaz de fornecer calor integralmente a uma casa, independentemente da região onde esteja localizada. A principal característica desse tipo de sistema solar é o ar, que atua como refrigerante.

Os sistemas tubulares são usados ​​​​de forma bastante ativa para aquecimento durante todo o ano. O anticongelante ou mistura anticongelante é aquecido pelos raios solares, passa pelos tubos internos de troca de calor e é enviado ao tanque de armazenamento.

O movimento do líquido é estimulado por uma bomba, graças à qual ele passa do tanque para o sistema de aquecimento. O refrigerante aquecido desloca a parte resfriada do líquido, que deve retornar ao coletor e aquecer.

O princípio de funcionamento de um sistema solar plano baseia-se na penetração da luz solar no painel onde se encontra o absorvedor de calor. Aquece e emite calor, que é transferido para o líquido que circula através de tubos metálicos (na maioria das vezes cobre).

O que você pode construir sozinho?

Você pode construir um sistema de aquecimento solar usando um coletor de ar com suas próprias mãos. É melhor colocá-lo na parede sul do edifício.

Quanto maior for a área da sala aquecida, maior será a área que o coletor ocupará - talvez toda a parede da casa. Além disso, este sistema solar pode ser construído no sótão.

Ao planejar a instalação de um sistema de aquecimento de ar no sótão, é necessário ter certeza de que ele suporta o peso da instalação (+)

Um coletor solar que aquece a massa de ar desempenha suas funções de aquecimento devido aos fluxos de ar que passam no interior do sistema.O refrigerante circula pelo circuito, esfria e entra novamente no sistema. A movimentação dos fluxos de ar pode ser realizada naturalmente ou por meio de ventilador.

Quanto aos materiais para confecção do coletor de ar, você pode utilizar diversas ferramentas disponíveis. Não existe uma regra única.

Os artesãos estão aprimorando esse tipo de sistema solar, montado em casa. Algumas pessoas se esforçam para conseguir uma opção mais barata, sacrificando a eficiência, enquanto outras fazem o oposto.

Tendo compreendido os principais elementos do coletor de ar, fica mais fácil decidir o local de sua instalação - telhado ou parede (+)

Vejamos os métodos principais.

Características de instalação de um sistema solar tubular

Um sistema de aquecimento solar tubular pode ser utilizado em diversas regiões. Não depende da temperatura externa. O principal é que a instalação receba o máximo de luz solar.

O anticongelante usado como refrigerante não congela em baixas temperaturas. Em dias claros de inverno, a quantidade de luz solar excede a quantidade de luz recebida no verão.

Um coletor solar tubular consiste em um sistema de tubos de vácuo transparentes conectados entre si. Eles contêm uma substância com baixo ponto de ebulição. Quando ferve, evapora, transfere o calor para a ponta de cobre e desce, onde tudo se repete novamente.

Tubos de vácuo feitos de vidro resistente ao fogo são preenchidos com uma substância que pode ferver em baixas temperaturas (+)

Os tubos de vácuo absorvem até 90% de toda a radiação solar (visível e infravermelha). A energia solar, convertida em calor, é fornecida ao refrigerante. Ele transfere essa energia através do sistema - para um trocador de calor localizado em um tanque de armazenamento especial.

O movimento do refrigerante e da água através dos sistemas de aquecimento ocorre devido às bombas. É importante que o tanque tenha um bom isolamento térmico. Via de regra, existem dois trocadores de calor: um está conectado ao aquecedor adicional, o segundo está conectado aos coletores.

Nas habitações com este tipo de instalação solar, é vantajoso ligar adicionalmente um sistema de piso aquecido. Isso permite que o edifício seja aquecido de forma mais eficiente.

Quanto à instalação de coletores tubulares, você mesmo pode instalá-los. A única coisa que você deve levar em consideração é o ângulo de inclinação de trabalho - deve ser de pelo menos 20°.

O coletor solar tubular é colocado na cobertura, escolhendo a direção mais ensolarada. É importante que não haja edifícios altos nas proximidades que interfiram na livre penetração da luz solar.

Não será possível construir uma instalação de vácuo com as próprias mãos - é impossível fazer tubos de vácuo em casa. Isso é feito por fábricas especializadas na produção de sistemas solares a vácuo.

Instalação solar plana

Freqüentemente, um coletor solar plano é usado para aquecimento.

Para construí-lo você precisará de:

• estrutura de metal;
• fundo durável;
• camada de isolamento térmico;
• uma camada preta absorvedora de radiação solar (adsorvente);
• tampa transparente - plástico, vidro;
• tubos para líquidos (cobre, alumínio).

A estrutura deve ser equipada com tubulações de entrada e saída e bomba para circulação eficiente do fluido.

Você pode montar uma instalação solar plana com suas próprias mãos. Para isso, muitas vezes utilizam meios improvisados, optando por materiais mais baratos como análogos (+)

O coletor plano pode ser instalado em qualquer ângulo; um pré-requisito é limpá-lo de neve e poeira. É especialmente bom para climas quentes.

Durante a estação fria, observam-se baixo desempenho e altas perdas de calor.O que põe em causa a utilização apenas deste sistema solar para aquecimento completo. Seria ideal utilizar uma instalação solar plana juntamente com aquecimento a gás, elétrico ou combustível sólido.

Convidamos você a ler artigos sobre sistemas de aquecimento solar caseiros:

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: métodos de montagem e instalação de um painel solar

Mais uma vez sobre conveniência

É benéfico usar energia solar para aquecimento em vez de recursos energéticos convencionais. Dependendo do tipo de sistema solar escolhido, a poupança no consumo de calor pago pode chegar aos 100%.

Uma opção para substituir completamente o sistema de aquecimento é a utilização de coletores com tubos de vácuo. Este é um projeto bastante caro no estágio inicial. No futuro, poderá garantir total independência energética, pagando-se em 6 a 8 anos.

A engenhosidade dos artesãos domésticos não tem limites - uma mangueira comum pode ser usada como labirinto para circular o líquido dentro do coletor

A vida útil das instalações solares é de até 25 anos. Eles exigem pouca manutenção - limpeza periódica das superfícies contra neve, poeira e detritos. Quanto aos reparos, você mesmo pode fazer. Uma desvantagem significativa é que os coletores planos e os painéis solares têm “medo” de furacões.

Esse aquecimento é seguro para os moradores da casa e para o meio ambiente. É totalmente gratuito e não depende de taxas de câmbio ou preços de energia.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo demonstrará o processo de construção de uma bateria solar com as próprias mãos:

Um auxílio visual para a construção de um sistema de aquecimento de ar:

Tecnologia para fazer uma instalação solar plana com as próprias mãos:

Usinas de energia solar ou sistemas de aquecimento solar já foram comprovados em todo o mundo. Eles permitem que você receba calor gratuitamente, reduzindo em 30% o custo do pagamento de contas de serviços públicos para aquecimento.

É possível substituir completamente os recursos energéticos por energia solar no seu sistema de aquecimento. Outra vantagem significativa é que você mesmo pode montar a instalação solar.

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