Sistemas de calefacción solar: análisis de tecnologías de calefacción basadas en sistemas solares.
La cuestión de encontrar fuentes de calor alternativas es cada vez más urgente. Esto se ve facilitado por el aumento de los precios del gas, el carbón y el petróleo.Una dirección muy prometedora son los sistemas de calefacción solar, que pueden calentar eficazmente una habitación durante muchos años.
¿Estás pensando en instalar un sistema solar, pero tienes dudas y preguntas? Le ayudaremos a determinar cuándo es apropiado utilizar energía solar para calefacción y le describiremos posibles opciones para organizar la calefacción. Además, ofreceremos instrucciones para fabricar sistemas solares caseros: colectores planos y tubulares.
El contenido del artículo:
- La energía solar es una fuente de calor alternativa
- ¿Dónde será más efectiva la instalación solar?
- Posibles opciones para organizar la calefacción solar.
- Tipos de instalaciones para convertir energía solar
- ¿Qué puedes construir por tu cuenta?
- Una vez más sobre la conveniencia
- Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
La energía solar es una fuente de calor alternativa
La idea de utilizar energía solar para calefacción no es nueva. Además, la viabilidad de su uso ha sido demostrada por estadounidenses, chinos, españoles, israelíes y japoneses.
El mercado está repleto de ofertas de diversas instalaciones para convertir la energía solar y su uso posterior para necesidades económicas.
El costo de los sistemas depende de su tipo, área y material utilizado en la fabricación. Año tras año se observa una constante tendencia a la baja en los precios de todo tipo de instalaciones solares: sistemas solares.
Esto los hace más accesibles a una población más amplia. Pero no todo el mundo está preparado todavía para realizar dicha compra.
Pero, si lo desea, puede construir un sistema de calefacción solar eficaz con sus propias manos, gastando mucho menos dinero.
Un sistema de calefacción convencional que ha cumplido perfectamente sus funciones durante muchos años es cada vez más caro. La razón de esto es el aumento global de los precios de los recursos energéticos en todo el mundo. El deseo natural del propietario es ahorrar en calefacción, que consume una parte importante del presupuesto familiar.
Así, un sistema de calefacción solar puede sustituir por completo al habitual combustible sólido, gas o cualquier otro. Todo depende del tipo y tamaño de la estancia en la que se utilizará.
Una opción adecuada para un granero no lo será para un edificio residencial, y un sistema que satisfaga las necesidades de una casa de verano no puede hacer frente a la calefacción de una mansión de 2 pisos.
Reemplazar completamente la calefacción tradicional por energía solar a veces resulta problemático. El propietario teme que el sistema no funcione o que no haya suficiente espacio físico para instalar la cantidad requerida de paneles.
Por lo tanto, a menudo utilizan un sistema de calefacción combinado sin abandonar por completo el equipo de gas (eléctrico u otro) instalado. El nivel de sustitución de la calefacción convencional por energía solar puede alcanzar el 90%.
Además, es importante el número anual de días soleados de la zona en la que se ubica la vivienda. Además, la temperatura media diaria no es tan importante. Muchas instalaciones absorben eficazmente la luz en los días helados de invierno (los colectores solares utilizan anticongelante como refrigerante).
¿Dónde será más efectiva la instalación solar?
Cuando se trata de sustituir la calefacción por un sistema solar, es necesario tener en cuenta una serie de factores que afectan a su eficiencia.
En primer lugar, debes elegir el correcto tipo de sistema solar. En este asunto, se debe tener en cuenta el área de la habitación y su finalidad. La mayoría de las veces se trata de una casa privada en la que vive una familia de 4 a 5 personas.
En segundo lugar, calcule cuidadosamente sus necesidades de calor en función del consumo máximo durante la estación fría. Compare estas cifras con la cantidad de energía generada por metro cuadrado. m instalación solar. Todo lo que queda es calcular el área de la estructura solar que puede hacer frente a la calefacción de una habitación en particular.
El valor resultante se convertirá en el factor principal para determinar la ubicación del sistema. Normalmente, los propietarios prefieren utilizar el techo o la pared de la casa. Rara vez utilice el área adyacente o el techo del garaje. A veces se construyen soportes especiales para montar la instalación.
Es importante que nada impida la libre penetración de la luz solar en la superficie absorbente de luz. Debe elegir una pared o parte del techo al sur, sureste o suroeste.
Una vez decidido dónde se colocarán los paneles solares, es necesario realizar una preparación previa de la vivienda:
- Libera espacio. Reduzca el exceso de plantaciones si estorban.
- Fortalecer el techo. Aquí no debemos olvidarnos del peso de la estructura propuesta.
- Aislamiento adicional del edificio.. Después de todo, no tiene sentido calentar la calle.
Tercero, debe decidir si comprar o construir usted mismo un sistema de calefacción. Todo depende de las capacidades financieras y del deseo de dedicar tiempo a fabricar la estructura.
Habiendo elegido la segunda opción, es necesario comprender el principio de funcionamiento del sistema deseado para poder ensamblar todo correctamente.
Posibles opciones para organizar la calefacción solar.
Las opciones para construir un sistema de calefacción solar dependen completamente de los deseos del propietario de la vivienda:
- Aplicación de productos de fábrica. Compra de colectores confeccionados con autoinstalación e instalación.
- Construcción de un proyecto piloto. Es necesario comprobar el efecto del uso del sistema para realizar cálculos más precisos.
- Realización independiente de un ciclo completo de trabajo.. Cálculo, diseño, construcción desde cero de un sistema solar, su instalación.
Opción 1. Esto implica elegir la ubicación adecuada para las instalaciones solares, porque de ello dependerá la eficiencia de su uso. La instalación también requerirá habilidades especiales.
No es necesario calcular el número de paneles; bastará con expresar todos sus deseos al proveedor del equipo.También deberá responder preguntas aclaratorias de los gerentes; eso es todo, la selección del número óptimo de paneles (recolectores) se realizará sin ninguna dificultad.
Opción número 2 — construcción de un proyecto piloto. Será la solución óptima para las personas que dudan. Después de todo, la decisión final sobre la sustitución del sistema de calefacción es difícil de tomar de inmediato. Construir un colector solar (de aire o agua) de pequeño tamaño y probarlo “en acción” será una experiencia gratificante.
Después de evaluar los costos reales de producción, compararlos con el valor de mercado de sistemas similares y calcular los ahorros del uso en la granja, será fácil tomar una decisión responsable.
Opción #3 – la elección de verdaderos maestros.
Para calentar completamente la instalación, se requerirá una enorme cantidad de trabajo:
- Calcule el área requerida del sistema solar.
- Determine la ubicación de la instalación futura y fortalézcala.
- Aislamiento adicional de la vivienda.
- Compra todos los elementos para construir el sistema.
- Construir bateria solar.
- Instale el sistema construido, centrándose en los requisitos básicos: el ángulo de inclinación con respecto a la incidencia de la luz solar.
Llevar a cabo un ciclo completo de trabajo para instalar un sistema no puede considerarse una tarea fácil, pero el proceso es extremadamente emocionante. Además, te permite ahorrar una cantidad bastante importante.
Tipos de instalaciones para convertir energía solar
Dependiendo del principio de funcionamiento, existen dos tipos de dispositivos que absorben la luz solar:
- Baterías basadas en convertidores fotoeléctricos. Representación de sistemas de elementos semiconductores conectados en serie o en paralelo. Suministran corriente para alimentar los calentadores domésticos.
- Colectores solares. Paneles con sistema de tubos llenos de refrigerante: aire, mezcla anticongelante o agua. Suministran refrigerante calentado por el sol al circuito de calefacción.
Consideremos cada opción por separado.
Paneles solares
Una batería solar convierte la luz absorbida en electricidad. Consiste en fotocélulas (generalmente de silicio), capaces de extraer inmediatamente corriente eléctrica directa de la radiación solar.
Esta instalación se puede utilizar para garantizar la funcionalidad de los equipos de calefacción eléctrica. Debe estar conectado al sistema de alimentación de la vivienda.
La eficiencia de conversión de la radiación solar con esta instalación es del 5% al 20%, dependiendo del tipo de dispositivo que procese la radiación solar. Capacidad 1 metro2 batería solar – 120 W.
Queda por calcular cuántos metros cuadrados de espacio se necesitarán para satisfacer las necesidades de un hogar en particular, en función del tamaño de la vivienda, las necesidades individuales de calor y el nivel de aislamiento de las estructuras.
Para la calefacción, los paneles solares son más eficaces en las regiones del sur. Su principal desventaja es una disminución de la eficiencia al anochecer y en tiempo nublado, y una total falta de rendimiento por la noche.
Para hacer una batería solar con sus propias manos, primero deberá ensamblar el marco, soldar las células solares, luego colocar todo con cuidado y usar sellador.
Para realizar el marco se utilizan listones de madera y esquinas de aluminio.Todo depende del tamaño de la estructura que se está ensamblando y del lugar de su instalación. Las células solares (obleas de silicio) son la parte más consumible de la estructura. Son monocristalinos y policristalinos. Los primeros son algo más caros, pero su rendimiento es un 5% mayor.
Hacerlos tú mismo es imposible. Es mejor comprar convertidores fotoeléctricos con conductores ya soldados.
Deben colocarse sobre una base de tablero de fibra, luego fijarse en el marco, pasar los cables de los elementos al exterior y rellenar todos los orificios con sellador. Deje que la estructura se seque completamente y cúbrala con una tapa de vidrio o plástico transparente.
Los diagramas de instalación y los métodos para conectar paneles solares se describen en Este artículo.
Colectores solares
Los colectores tienen una forma fundamentalmente diferente de convertir la luz absorbida. Su trabajo se basa en el paso del refrigerante a través de tuberías.
Dependiendo del diseño, se pueden distinguir tres tipos principales de colectores, que se utilizan con mayor frecuencia para la construcción de un sistema de calefacción solar:
- Departamento. Los disipadores de calor y su absorbente están hechos de chapa con la superficie exterior ennegrecida. Cuando se calienta, transfiere energía al refrigerante del sistema de calefacción.
- Vacío. Coleccionista sistema tipo vacío fabricado según el diseño del termo, gracias al cual el calor recibido del sol se conserva casi el doble.
- Centros. El dispositivo está equipado con una parte de espejo cóncava con una gran superficie que concentra la luz solar en una pequeña zona absorbente.
Las instalaciones solares más habituales en la vida cotidiana están equipadas con un sistema de tubos formado por elementos conectados en paralelo o por una bobina. Los tubos se llenan con agua técnica o con una mezcla de agua con líquido anticongelante o aire.
La instalación de aire se puede utilizar como fuente de calefacción adicional. No es capaz de proporcionar calor por completo a una casa, independientemente de la región donde se encuentre. La característica principal de este tipo de sistema solar es el aire, que actúa como refrigerante.
Los sistemas tubulares se utilizan de forma bastante activa para calefacción durante todo el año. El anticongelante o la mezcla anticongelante se calienta con los rayos del sol, luego pasa a través de tubos internos de intercambio de calor y luego se envía al tanque de almacenamiento.
El movimiento del líquido es estimulado por una bomba, gracias a la cual pasa del tanque al sistema de calefacción. El refrigerante calentado desplaza la parte enfriada del líquido, que debe regresar al colector y calentarse.
El principio de funcionamiento de un sistema solar plano se basa en la penetración de la luz solar en el panel donde se encuentra el absorbente de calor. Se calienta y emite calor, que se transfiere al líquido que circula a través de tubos metálicos (normalmente de cobre).
¿Qué puedes construir por tu cuenta?
Puede construir un sistema de calefacción solar utilizando un colector de aire con sus propias manos. Lo mejor es colocarlo en la pared sur del edificio.
Cuanto mayor sea el área de la habitación con calefacción, mayor será el área que ocupará el colector, tal vez toda la pared de la casa. Además, este sistema solar se puede construir en el ático.
Un colector solar que calienta la masa de aire realiza sus funciones de calefacción gracias a los flujos de aire que pasan por el interior del sistema.El refrigerante circula por el circuito, se enfría y vuelve a entrar al sistema. El movimiento de los flujos de aire se puede realizar de forma natural o mediante un ventilador.
En cuanto a los materiales para fabricar el colector de aire, puedes utilizar varias herramientas disponibles. No existe una regla única.
Los artesanos del hogar están mejorando este tipo de sistema solar, montado en casa. Algunas personas se esfuerzan por conseguir una opción más barata, sacrificando la eficiencia, mientras que otras hacen todo lo contrario.
Veamos los métodos principales.
Características de la instalación de un sistema solar tubular.
Un sistema de calefacción solar tubular se puede utilizar en varias regiones. No depende de la temperatura exterior. Lo principal es que la instalación reciba la máxima cantidad de luz solar.
El anticongelante utilizado como refrigerante no se congela a bajas temperaturas. En los días claros de invierno, la cantidad de luz solar supera la cantidad de luz recibida en verano.
Un colector solar tubular consta de un sistema de tubos de vacío transparentes conectados entre sí. Contienen una sustancia con un punto de ebullición bajo. Cuando hierve, se evapora, cede su calor a la punta de cobre y fluye hacia abajo, donde todo se repite nuevamente.
Los tubos de vacío absorben hasta el 90% de toda la radiación solar (visible e infrarroja). La energía solar, convertida en calor, se suministra al refrigerante. Transfiere esta energía a través del sistema, a un intercambiador de calor ubicado en un tanque de almacenamiento especial.
El movimiento del refrigerante y el agua a través de los sistemas de calefacción se produce gracias a las bombas. Es importante que el depósito tenga un buen aislamiento térmico. Como regla general, hay dos intercambiadores de calor: uno está conectado al calentador adicional y el segundo a los colectores.
En casas con este tipo de instalación solar es ventajoso conectar adicionalmente un sistema de suelo radiante. Esto permite calentar el edificio de forma más eficiente.
En cuanto a la instalación de colectores tubulares, puedes instalarla tú mismo. Lo único que hay que tener en cuenta es el ángulo de inclinación de trabajo: debe ser de al menos 20°.
No será posible construir una instalación de vacío con sus propias manos; es imposible fabricar tubos de vacío en casa. Esto lo hacen fábricas especializadas en la producción de sistemas solares de vacío.
Instalación solar plana
A menudo se utiliza un colector solar plano para calentar.
Para construirlo necesitarás:
- marco de metal;
- fondo duradero;
- capa de aislamiento térmico;
- una capa absorbente de radiación solar de color negro (adsorbente);
- cubierta transparente: plástico, vidrio;
- Tubos para líquido (cobre, aluminio).
La estructura debe estar equipada con tuberías de entrada y salida y una bomba para una circulación eficiente del fluido.
El colector plano se puede instalar en cualquier ángulo; la condición previa es limpiarlo de nieve y polvo. Es especialmente bueno para climas cálidos.
Durante la estación fría se observan bajos rendimientos y altas pérdidas de calor.Lo que pone en duda el uso de este sistema solar por sí solo para una calefacción completa. Lo óptimo sería utilizar una instalación solar plana junto con calefacción de gas, eléctrica o de combustible sólido.
Te invitamos a leer artículos sobre sistemas de calefacción solar caseros:
- Cómo hacer un colector solar para calefacción con tus propias manos: guía paso a paso
- Cómo hacer una batería solar con tus propias manos: métodos para ensamblar e instalar un panel solar.
Una vez más sobre la conveniencia
Es beneficioso utilizar energía solar para calefacción en lugar de recursos energéticos convencionales. Dependiendo del tipo de sistema solar elegido, el ahorro en el consumo de calor pagado puede llegar hasta el 100%.
Una opción para reemplazar completamente el sistema de calefacción es utilizar colectores con tubos de vacío. Este es un proyecto bastante costoso en la etapa inicial. En el futuro, podrá garantizar una independencia energética total, amortizándose en 6-8 años.
La vida útil de las instalaciones solares es de hasta 25 años. Requieren poco mantenimiento: limpieza periódica de las superficies de nieve, polvo y escombros. En cuanto a las reparaciones, puedes hacerlo tú mismo. Un inconveniente importante es que los colectores planos y los paneles solares tienen “miedo” a los huracanes.
Esta calefacción es segura para los habitantes de la casa y el medio ambiente. Es completamente gratuito y no depende de tipos de cambio ni de precios de energía.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El video demostrará el proceso de construcción de una batería solar con sus propias manos:
Una ayuda visual para la construcción de un sistema de calefacción de aire:
Tecnología para realizar una instalación solar plana con tus propias manos:
Las plantas de energía solar o los sistemas de calefacción solar han demostrado su eficacia en todo el mundo. Le permiten recibir calor de forma gratuita, lo que reduce el costo del pago de las facturas de servicios públicos de calefacción en un 30%.
Es posible sustituir completamente los recursos energéticos por energía solar en su sistema de calefacción. Otra ventaja importante es que puedes montar tú mismo la instalación solar.
¿Tiene habilidades prácticas para ensamblar u operar sistemas de calefacción solar? Comparta sus conocimientos acumulados, haga preguntas sobre el tema y participe en debates. El formulario de comentarios se encuentra debajo.
He visto muchos paneles solares en el extranjero. Este es un buen ahorro. Vivo en la región sur. Tenemos muchos días soleados, pero aún el uso de paneles solares no está muy extendido. Y quiero intentar instalarlo en una casa de campo. Estoy investigando información sobre esto. No todo es sencillo, por supuesto. Lo más probable es que compre uno ya hecho y lo instale yo mismo. Todavía estoy pensando en ello.
En las regiones donde hay un gran número de días soleados al año, la instalación de paneles solares está económicamente justificada, especialmente teniendo en cuenta el actual aumento de los precios de los recursos energéticos y la creciente preocupación por el medio ambiente. Los propios paneles solares también se están abaratando y mejorando gradualmente, por lo que creo que en el futuro se introducirán en todas partes de nuestro país.
Cuando éramos niños, hacíamos paneles solares con nuestras propias manos, no recuerdo de qué: fotorresistores o fotodiodos. Funcionó. No sé hasta qué punto esto es económicamente beneficioso para Rusia. Nuestra gente (yo trabajo en redes eléctricas), que puede fabricar una batería solar con sus propias manos, actúa de manera aún más eficiente desde el punto de vista energético.Simplemente aprenden a detener los contadores de electricidad y a negociar con los controladores. Y obtienen energía gratis sin necesidad de baterías. Esto es real.