Paneles solares para calefacción del hogar: tipos, cómo elegirlos e instalarlos correctamente
La innovación tecnológica es realmente sorprendente, especialmente cuando se trata del lado práctico de la vida.Hasta hace poco, la gente no conocía planes para obtener energía rentable que permitieran renunciar a la costosa electricidad. De acuerdo, ahora hay fuentes alternativas disponibles para todos y sería fantástico utilizarlas.
Los paneles solares innovadores para la calefacción del hogar se están introduciendo de forma gradual pero constante en nuestra realidad cotidiana. Pero antes de ir a la tienda a comprarlos, conviene sopesar los pros y los contras, de lo contrario puedes acabar adquiriendo un modelo completamente inadecuado. Para evitar que esto suceda, te desvelaremos los secretos para elegir estos dispositivos.
Además, en nuestro material aprenderá las características de diseño de los colectores solares y también encontrará instrucciones paso a paso para instalar paneles solares. Para facilitar la comprensión, el material va acompañado de fotografías y vídeos temáticos.
El contenido del artículo:
El principio de utilizar la energía solar.
A menudo, ante la necesidad de instalar paneles solares, una persona se pregunta sobre la viabilidad de la empresa. Porque en la mayoría de los casos el porcentaje de días soleados es significativamente inferior al mismo valor de días nublados.
Una proporción similar es típica de las regiones de la zona media, y el clima de las regiones del norte se caracteriza por un número aún mayor de días nublados.
El número insuficiente de días soleados está directamente relacionado con la eficiencia de los dispositivos que procesan la energía de la estrella terrestre. Como resultado, se reduce la exposición de la luz solar a la superficie de la batería. Este proceso se llama insolación.
Su esencia radica en que cualquier avión, independientemente de su finalidad, recibe una determinada cantidad de energía solar. En las regiones del sur, esta cantidad es naturalmente mayor, lo que hace que la instalación de paneles solares sea más relevante.
Sin embargo, como muestra la práctica, el mercado de equipos tecnológicos en el campo de la síntesis de energía solar mejora constantemente sus productos, por lo que las células solares modernas son paneles solares Funcionan perfectamente incluso en zonas con bajos niveles de insolación.
Un enfoque equilibrado para la instalación
Antes de organizar un sistema de calefacción solar, conviene conocer las desventajas y ventajas de una estructura alimentada por energía solar.
Este conocimiento es necesario para una mejor percepción de las diferencias entre equipos y análogos y para evaluar la racionalidad del dispositivo y evaluar la viabilidad de la estructura.
Los factores más significativos son:
- Eficiencia. Eficiencia real a la hora de convertir la energía solar en energía eléctrica. Hasta ahora, la energía de las baterías solares es casi cinco veces más cara que la electricidad convencional.
- Estacionalidad de uso. Los paneles solares sólo pueden funcionar de forma productiva si no hay obstáculos en el camino de la luz solar, incluidas las nubes altas.
- Esquema de acumulación débil. En la mayoría de los casos, la energía resultante debe gastarse inmediatamente. Para acumularlo y almacenarlo, necesitará unidades bastante voluminosas, cuya colocación requerirá un área impresionante.
- Necesidad de energía auxiliar. En invierno, los paneles solares no podrán suministrar suficiente calor para calentar la casa. Pero pueden ser un complemento útil para la caldera de calefacción en caso de tiempo soleado.
- Viabilidad de la construcción. Por el momento, la rentabilidad de los paneles solares deja mucho que desear. Su instalación se justifica únicamente en áreas no conectadas a redes centralizadas. Donde no existe ninguna alternativa a los dispositivos solares.
Hay esperanzas para el desarrollo y la producción de dispositivos de energía solar que sean más accesibles para los propietarios privados. Hay confianza en que algún día la construcción de sistemas que procesen energía solar será rentable.
Es cierto que si tenemos en cuenta que los recursos energéticos del planeta se están derritiendo gradualmente, entonces podemos considerar plenamente la tecnología solar como una inversión rentable y prometedora.
Sin embargo, ahora esto es solo una adición a las principales fuentes de calor, pero ya tiene su propio conjunto de ventajas.
Ventajas importantes del complejo solar:
- Largo período de operación. La simplicidad estructural garantiza un mínimo de averías. Los paneles pueden dañarse accidentalmente al quitar la nieve, pero el reemplazo del vidrio es bastante asequible con sus propias manos.
- Amplia variedad de modelos. Los dispositivos son producidos por un número significativo de empresas extranjeras y representantes individuales de fabricantes nacionales. El rango de precios te permite elegir una opción que se adapte a tu bolsillo.
- Configuraciones individuales. El equipo se puede configurar teniendo en cuenta todos los caprichos de la naturaleza en un área particular.
- Energía barata. Más precisamente, su total libertad es una cualidad que no debe tomarse al pie de la letra debido a la importante intensidad material de la construcción de paneles solares.
- Atractivo externo. Los sistemas de calefacción planos no violan la arquitectura de las casas y pueden percibirse como elementos de diseño creativo.
Descubrimos que el complejo solar puede convertirse en una ayuda en la vida cotidiana, complementando las fuentes de calefacción tradicionales. Además, dados los precios actuales del combustible, energía alternativa promueve el ahorro, especialmente en entornos del sector privado.
Los principales fabricantes de equipos, al describir sus productos, enfatizan fuertemente la absoluta respeto al medio ambiente sistemas. Naturalmente, el proceso de conversión de la energía de los fotones se produce sin la participación de sustancias inflamables, tóxicas o químicas explosivas.
De manera más general, el uso generalizado de paneles solares ciertamente reducirá el consumo de otras fuentes de energía como el carbón o el gas natural. Por supuesto, la situación medioambiental en este caso mejorará cualitativamente y las insaciables facturas de calefacción y materiales combustibles seguirán siendo cosa del pasado.
La eficiencia de los paneles es directamente proporcional a la cantidad de energía solar absorbida.Pero el aspecto tecnológico de los diferentes tipos de equipos permite aumentar o disminuir la productividad.
Para aumentar el rendimiento del sistema, se recomienda instalar calefacción solar en simbiosis con otros métodos de calefacción más tradicionales.
No hay necesidad de preocuparse de que el colector solar falle muy pronto. La vida útil media de estos equipos es de unos 15 años. El correcto funcionamiento de las fotocélulas depende principalmente de la región en la que se utiliza la instalación.
Normalmente, el nivel más intenso de insolación ejerce una mayor tensión sobre el sistema. Por tanto, si el equipo se utiliza en un clima templado, es bastante capaz de durar más de 15 años.
Tipos de complejos solares
Se ha demostrado experimentalmente que algunas sustancias son capaces de reaccionar más intensamente a la influencia de los fotones. Por tanto, la tecnología de fabricación de paneles solares es diferente.
Los dispositivos solares para uso doméstico se dividen en 2 tipos principales:
- Convertidores fotoeléctricos (silicio y película). Son grupos de fotocélulas conectadas en serie o en paralelo entre sí, convirtiendo la radiación solar en electricidad. Los elementos ensamblados en un solo sistema semiconductor se llaman panel solar, que suministra energía a los dispositivos de calefacción dependientes de la electricidad.
- Colectores solares (departamento, vacío o tubular, concentrador o colectores de espejos).Este es el tipo más común en la vida cotidiana: recibe energía solar y la transmite al sistema de calefacción en forma de electricidad o refrigerante calentado.
Además de los tipos enumerados, existen estaciones solares que producen energía a escala industrial. Para un propietario privado, pueden servir como proveedor de energía centralizado.
Dispositivo convertidor fotoeléctrico
El principio de funcionamiento de los convertidores fotoeléctricos se basa en convertir la energía solar en su tipo eléctrico. Se fabrican en forma de módulos sobre un marco de aluminio o sobre una lámina de polímero flexible.
En el primer caso, la parte superior del módulo está protegida por un vidrio de alta resistencia y la parte inferior por una película aislante. En el segundo caso, ambas cubiertas protectoras están hechas de polímeros.
Las células fotovoltaicas están conectadas mediante barras colectoras, cuya función es transferir energía a la batería o al consumidor. Los buses están conectados a contactos que sirven para conectar baterías individuales en un sistema completo y para conectar con los consumidores.
Según la organización de los átomos de silicio, las células solares se dividen en las siguientes categorías:
- Monocristalino. Suministro del silicio más puro, cuya tecnología de producción se utiliza desde hace mucho tiempo en la fabricación de semiconductores. La esencia de la producción es el crecimiento artificial de un monocristal, que finalmente se corta en placas de 0,2 a 0,4 mm de espesor. Estas son las celdas de la futura batería, de las cuales se necesitarán 36.
- policristalino. El proceso de fabricación utiliza obleas hechas de silicio fundido después de que se haya enfriado lentamente. La tecnología requiere menos energía y esfuerzo laboral, por lo que los paneles solares con policristales cuestan mucho menos. Normalmente, estas baterías tienen un color azul brillante estándar.
- Fabricado en silicio amorfo. Su tecnología de producción se centra en el principio de la fase de evaporación. Como resultado del proceso de evaporación, se deposita una fina película de silicio sobre el elemento de soporte, que está envuelto en la parte superior con una capa protectora transparente. Esta categoría de paneles solares se llama de película delgada y se instala en las paredes de las casas.
Las baterías monocristalinas son las más productivas. Según el modelo y el fabricante, su eficiencia varía entre el 14 y el 17%. Los policristalinos son inferiores a ellos en términos de criterios de eficiencia, su eficiencia es en promedio del 10 al 12%.
Los sistemas menos productivos son las baterías solares basadas en silicio amorfo. Están diseñados para procesar la radiación dispersa y se instalan en las paredes de las casas como complemento a sistemas más potentes ubicados en el tejado. La eficiencia está entre el 5% y el 6%.
Basado en datos obtenidos de los principales fabricantes de módulos solares como Suntech Fuerza, queda claro que la eficiencia de los monocristales aumenta cada año y pronto la eficiencia puede alcanzar alrededor del 33%.
Sin embargo, hoy los mejores indicadores de desempeño pertenecen a los productos de la empresa. sanyo. La peculiaridad de estos paneles es el elemento externo multicapa, que aumenta significativamente la eficiencia y la eficiencia. colectores solares es del 23%.
Debido al proceso de procesamiento característico del silicio, la estructura policristalina contiene formaciones indeseables que impiden una mejor absorción de la energía solar.
Además, las partículas cristalinas de la microestructura del módulo están dispuestas en un orden caótico entre sí, lo que dificulta la sublimación de energía. Como resultado, la eficiencia del panel rara vez supera el 18%.
A veces se produce una simbiosis de reservorios amorfos y poli/monocristalinos. Esto se debe a que los policristales requieren luz solar intensa para funcionar correctamente, a diferencia de los paneles amorfos. Por tanto, combinar las dos tecnologías puede ser una salida.
También se están produciendo cambios notables en la producción de sistemas cinematográficos. Así, en la etapa actual, las películas cinematográficas son bastante comunes. módulos solares A base de cadmio e indio.
Se ha demostrado que el cadmio absorbe muy bien la luz solar, por lo que muchos fabricantes de energía solar lo han adoptado. Como saben, la sustancia es radiactiva, pero no hay necesidad de preocuparse por la posibilidad de exposición, porque la proporción de metal no es tan grande como para causar daño a la atmósfera, por no hablar de los humanos.
El semiconductor indio produce con éxito una eficiencia del 20%, por delante del cadmio. Debido al hecho de que el indio tiene mucha más demanda en los electrodomésticos, concretamente en la producción de televisores LCD, los fabricantes suelen sustituir el metal por otro análogo: el galio.
Hablando de las ventajas de los módulos poliméricos y los colectores de película en general, me gustaría destacar el precio bastante bajo en comparación con las baterías cristalinas, la total seguridad y respeto al medio ambiente, gracias al estado estable del químico. sustancias. Además, las ventajas adicionales incluyen flexibilidad y versatilidad.
Características de diseño de los colectores solares.
La versión más simple de un colector solar plano es una especie de caja, cuya parte frontal es una superficie de metal ennegrecida. En el interior hay un serpentín lleno de agua, una mezcla de agua con un agente anticongelante o aire.
El fondo y las paredes de la caja están cubiertos con aislamiento térmico, necesario para conservar la energía recibida dentro de la batería.
Una placa de metal junto con tubos recoge y transfiere el refrigerante calentado al sistema de calefacción. Esta parte se llama absorbente. Muy a menudo, para su fabricación se utilizan láminas de cobre, caracterizadas por una alta conductividad térmica.
La cara exterior del adsorbedor debe ser de color negro intenso para una máxima absorción de la radiación solar.
Para evitar que los rayos se reflejen en la superficie metálica del adsorbedor, se instala una capa transparente duradera en la parte superior. Normalmente se trata de opciones de vidrio templado con un contenido mínimo de metal.
En el exterior se le aplica una carcasa óptica especial que no emite calor con luz infrarroja. Mejora el rendimiento del dispositivo, capaz de calentar agua hasta 200°C.
Los paneles tubulares son sensibles a la negatividad atmosférica.Después de fuertes precipitaciones, especialmente granizo, se recomienda comprobar cuidadosamente la integridad de la cubierta frontal del colector.
Las hojas arrastradas por el viento, las partículas de polvo y las ramas rotas también pueden dañar la superficie. Los arañazos y astillas provocarán un fuerte deterioro del rendimiento del equipo.
La versión de vacío está equipada con un tubo multicapa diseñado como un termo. Este sistema permite retener el calor un 95% mejor que los modelos anteriores.
En el fondo del tubo multicapa hay un líquido que se convierte en vapor cuando el sol lo calienta. En la parte superior de este tipo de matraz sellado se monta un condensador. Al llegar a él, el vapor se condensa y transporta calor al sistema.
Los paneles solares que funcionan según el principio de vacío son más eficaces que los tubulares convencionales en zonas con pocos días soleados.
Los colectores concentradores están equipados con un dispositivo con superficie de espejo, que concentra la energía recibida en la superficie del absorbente. El área del espejo es mayor que el mismo tamaño de absorbente, lo que aumenta la eficiencia de la recepción de energía solar.
El elemento de espejo generalmente se puede concentrar en un punto o en una línea delgada sin la más mínima pérdida de rendimiento.
La desventaja de los concentradores es que sólo pueden percibir radiación directa. Por ello, los últimos avances están equipados con dispositivos de seguimiento giratorio con el fin de eliminar o reducir la influencia de este inconveniente.
Los dispositivos de seguimiento obligan al colector a girar siguiendo el movimiento de la estrella para recoger todos sus rayos.
Este es el tipo de panel colector solar más eficaz, ya que permite calentar el refrigerante a una temperatura máxima en comparación con otros. Es cierto que funcionan bien en zonas desérticas, cuestan mucho, por lo que son demandados principalmente por las organizaciones de producción.
Una nueva solución interesante fue una estructura colectora esférica que captura literalmente todos los rayos que puede percibir. No es necesario que esté equipado con un mecanismo giratorio que, por cierto, es volátil y requiere conexión a la fuente de alimentación.
El diseño esférico se diferencia del habitual en que no consta de tubos separados conectados a los tubos de entrada y salida, sino de un disipador de calor de un solo tornillo.
El serpentín receptor se llena con agua de proceso que, cuando se calienta, asciende a lo largo de una trayectoria helicoidal y sale calentada a la tubería de salida y de allí al sistema de calefacción.
Después del enfriamiento, el refrigerante regresa nuevamente del circuito de calefacción al tubo de entrada del colector esférico. El proceso se repite.
Una ventaja significativa del sistema esférico es que el calentamiento se produce durante las horas del día. No es necesario equiparlo con mecanismos giratorios que requieran alimentación eléctrica. Gracias al diseño de tornillo, se caracteriza por pérdidas mínimas de energía en la tubería.
Todos los tipos de colectores solares pertenecen a la categoría de sistemas de energía auxiliar estacionales.Dependiendo del modelo, sus tuberías internas pueden contener hasta 200 litros de líquido, y la cantidad mínima utilizada en los módulos de vacío es de unos 60 litros.
Es muy posible construir un colector solar con tus propias manos. El sitio tiene una selección de artículos dedicados a sistemas solares caseros.
Te aconsejamos leer:
- Cómo hacer un colector solar para calefacción con tus propias manos: guía paso a paso
- Cómo hacer una batería solar con tus propias manos: instrucciones de autoensamblaje
Instrucciones de instalación para baterías solares.
Es recomendable instalar paneles de la clase “plana” en la temporada de verano, cuando el nivel de insolación es mayor. Esta será la mejor opción por la relación precio-energía recibida, lo que implica adquirir dicha colectores solares justificará plenamente todo el dinero gastado.
De una forma u otra, el potencial energético del equipo permite su uso en sistemas de calefacción y suministro de agua caliente.
El proceso de conversión de energía es extremadamente sensible a los cambios de temperatura. Esto debe tenerse en cuenta durante la instalación. El primer paso es asegurarse de que la casa esté completamente aislada; de lo contrario, pueden producirse fallos inesperados en el sistema.
Para cada región, se proporciona la opción óptima de instalación de equipos. El cálculo se realiza en base al mismo grado de insolación. Según las normas de uso, el colector debe colocarse de manera que el ángulo de incidencia de la luz solar sobre su superficie sea de 90°.
Sólo en este caso la eficiencia del sistema será máxima.Puede lograr una precisión absoluta al instalar paneles midiendo la latitud del área.
Un factor importante será la dirección en la que se colocan los paneles. Debido a que el nivel de potencia más alto se alcanza principalmente a mitad del día, vale la pena orientar los paneles en dirección sur. Se permiten algunas desviaciones durante el proceso de instalación, en dirección este u oeste, pero no demasiadas.
Además, a menudo se observa una disminución de la eficiencia debido a las sombras de los árboles que caen sobre el panel colector. En invierno, se recomienda aumentar el ángulo de inclinación de los paneles solares, esto mejorará el nivel de rendimiento del sistema.
Paso 1. Seleccionar el ángulo de inclinación
La eficiencia de los colectores depende principalmente del ángulo del panel con respecto a la superficie horizontal. Para una óptima absorción de luz Se recomienda mantener la inclinación alrededor de 45°.
El azimut debe mantenerse en 0° (dirección directa al Sur). Se permiten algunas desviaciones de 30-40° para una mejor insolación. Para aumentar la rigidez, existe uno especial. estructuras de aluminio.
Esto es típico sobre todo de la instalación de colectores en un tejado inclinado. Evitarán cambios en los parámetros establecidos debido a las condiciones climáticas, y la rápida instalación, utilizando ganchos y perfiles de fijación, ahorrará tiempo.
Paso 2. Construcción del circuito primario.
En la primera etapa se instalan todos los componentes de calefacción: calderas, compresores, conductores de calor, etc. Para mayor comodidad, se recomienda ubicar los elementos del sistema en un lugar de fácil acceso.Durante la instalación Tanque de expansión, se debe tener en cuenta la ausencia de obstáculos entre éste y los captadores.
La temperatura dentro del tanque se mide mediante un sensor de temperatura. Debe estar sujeto al fondo del tanque.
La siguiente etapa será la organización de un sistema de ventilación. Al instalar el circuito, debe crear salida de aire, saliendo del depósito de expansión. La mejor solución sería llevar la comunicación al tejado. Esto ayudará a regular las diferencias de presión dentro del sistema de calefacción.
El proceso de movimiento de fluidos en el interior. ACS depende de bomba de circulación. Se recomienda su uso únicamente para sistemas con circuito de agua cerrado. Además, para facilitar el cambio de líquido, el tanque de expansión debe estar equipado con un sistema de drenaje. Para ello, es adecuado instalar un grifo en algún lugar de la parte inferior del dispositivo.
Paso 3. Entendemos las características operativas.
Sistema solar funciona desde una red de 220 V. Cada modelo tiene un diagrama de conexión único, que se suministra en el kit.
El cableado debe estar cuidadosamente aislado y los termostatos y todo tipo de relés deben ubicarse en un lugar extremadamente seco. Para un mejor sellado se recomienda proteger el equipo con un material hidrofóbico.
Asegúrese de asegurarse de que el sistema esté conectado a tierra. Esto lo protegerá de situaciones que pongan en peligro su vida.
Etapa 4. Elegir un método para conectar elementos.
La soldadura de circuitos de cobre y piezas eléctricas debe realizarse con pasta de soldar especial. Antes de esto, es necesario limpiar las juntas.Es mejor hacerlo con un cepillo de acero.
Los elementos que conducen al tanque de distribución (tuberías, baterías) se sueldan o atornillan, primero rebanar tallado Es importante comprender que la tubería con el líquido enfriado debe acercarse al fondo del tanque y la tubería con el líquido caliente debe llegar a la parte superior.
Paso #5. Instalación de paneles solares.
Etapa preparatoria: qué se debe preparar para la instalación.
Luego viene el proceso de instalación de paneles solares. Las instrucciones de instalación para 2 paneles son adecuadas para montar cualquier número de colectores solares: el principio de instalación no cambia. Lo principal es encontrar un área para la instalación.
La última etapa es la prueba del sistema.
En los artículos se presenta información adicional sobre la instalación y conexión de paneles solares:
- Esquemas y métodos para conectar paneles solares: cómo instalar correctamente un panel solar
- Diagrama de conexión de paneles solares: al controlador, a la batería y a los sistemas reparados.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Aplicación de paneles solares en sistemas de comunicación autónomos:
Demostración de productos de uno de los líderes en la producción de paneles solares:
El principio de diseño y funcionamiento de un colector de vacío:
Los sistemas solares mejoran anualmente su rendimiento en la conversión de energía solar. Los desarrolladores ya ofrecen una gran selección de colectores planos y tubulares que utilizan revestimiento de cuarzo o módulos monocristalinos.
Todo esto está renovando gradualmente las fuentes de energía alternativas, como resultado de lo cual la energía solar pronto estará disponible para todos.
¿Tiene experiencia conectando o utilizando paneles solares para calentar su hogar? ¿O todavía tienes preguntas sobre el tema? Comparta sus opiniones, deje comentarios y participe en las discusiones. El bloque de comunicación se encuentra debajo.
¡Me encantan todos estos aparatos modernos y ecológicos! Recuerdo lo sorprendido que me quedaron campos enteros con aerogeneradores en Alemania cuando los vi por primera vez allá por los años 90. ¡Los paneles solares en la vida cotidiana y en el campo son mi sueño! Hasta ahora sólo lo uso en excursiones y vacaciones; resulta muy útil cuando necesito cargar mi teléfono. Pero calentar nuestras casas así en Rusia, ¡me parece que es una utopía! Después de todo, aquí no tenemos la bochornosa Italia, hay poco sol y a menudo está nublado. Aunque esta puede ser una opción para el territorio de Krasnodar. ¡Qué genial sería!
Los paneles solares para calentar una casa de campo son mi viejo sueño, que se está convirtiendo en una dura realidad. En primer lugar, estos paneles no son tan baratos y no está claro cuándo los ahorros que se supone que deben proporcionar compensarán su costo. Y en segundo lugar, simplemente me asusta la idea de dejar todas estas cosas desatendidas durante los seis meses que no estoy en la casa de campo... ¿Cómo resisten estos paneles las heladas invernales? ¿Hay alguna opción con instalación/desmontaje rápido para que puedas guardarlos cuando te vayas?
El precio de emisión actual de paneles solares y equipos relacionados es bastante adecuado que, por ejemplo, hace cinco años. Estas fuentes de energía alternativas son cada vez más accesibles, pero no es prudente ponerlas en una casa de campo donde no estarás durante medio año. En primer lugar, alguien puede “observar” dicho equipo. En segundo lugar, los paneles solares deben limpiarse de polvo, nieve y hojas para que no pierdan su rendimiento.
Si decide instalar paneles solares, puede montarlos de tal manera que se puedan quitar fácilmente antes de partir. También puedes crear un marco especial de aluminio, por ejemplo con cerradura, debajo del cual se ocultarán los paneles solares durante tu ausencia.
Si monta paneles solares no en el techo, sino en el suelo, entonces puede construir cualquier tipo de protección contra robos, ya no habrá restricciones en el peso de la estructura.
Sí, en nuestra era de la tecnología ya no tienes tiempo para seguir su desarrollo. Hace diez años, mi padre participó personalmente en el desarrollo de paneles solares de este tipo, pero entonces eran tanques enormes y pesados, y no solo colectores. En nuestro techo, esta estructura gigantesca apareció por primera vez en toda la región y apenas cabía :) Los envidiosos la golpeaban con piedras y constantemente nos preguntaban qué era... Ahora de alguna manera todo se ha vuelto más compacto, pero en mi memoria, por supuesto. , todavía está fresco un lindo modelo infantil que armé con conos y una lata grande especialmente para una competencia :)