Instalación de sistemas de calefacción solar.

¿Qué es la calefacción alternativa?

Probablemente, no haya tal persona que no haya oído hablar de la existencia de calefacción alternativa. Sin embargo, a la hora de clasificar uno u otro tipo de producción de energía de forma no convencional surge cierta confusión. Creen erróneamente que el uso de la radiación infrarroja, los biocombustibles, la energía geotérmica y muchos otros son fuentes de energía alternativa. Por tanto, a la hora de determinar métodos alternativos de obtención de energía, será correcto considerar como tales aquellos por los que el consumidor no paga al proveedor de energía y, al mismo tiempo, los costes de obtención se encuentran en un nivel aceptable.

porque electricidad

La calefacción eléctrica se diferencia de los sistemas clásicos de horno de agua y gas en una mayor eficiencia y practicidad. Dejaremos el primer aspecto para discusión un poco más abajo y describiremos las ventajas operativas aquí:

La calefacción eléctrica no solo es silenciosa, sino también respetuosa con el medio ambiente. Se transporta de forma más segura que el gas y no emite ninguna sustancia nociva, tanto a la atmósfera como al interior de las instalaciones. En ausencia de residuos, también desaparece la necesidad de chimeneas de escape y estructuras de tracción. La calefacción con carbón o madera no es en absoluto comparable a los sistemas eléctricos.
La calefacción con electricidad no requiere grandes costos únicos. Puede hacer una comparación con el ejemplo del gas: para conectar una casa, debe comprar equipos para cada habitación, instalar comunicaciones, una caldera y chocar contra una carretera común. Además, es necesario hacer todo esto junto, ya que es imposible posponer la incorporación al sistema de una parte de la casa. Y el método eléctrico le permite organizar la instalación secuencial: primero, las partes más importantes de la casa están conectadas y luego, a medida que se acumulan los fondos, las periféricas.
Gracias a la posibilidad de usar un medidor de tarifas múltiples en una casa o departamento privado, así como al constante desarrollo de tecnologías en esta área, la calefacción con electricidad ya es la más económica entre los análogos.

No se concentre en el alto precio del equipo: se amortiza rápidamente debido al bajo consumo de energía.
Casi todos los métodos para organizar la calefacción eléctrica le permiten realizar la instalación usted mismo, sin muchas herramientas adicionales.

Por supuesto, el uso de sistemas eléctricos para calefacción no puede llamarse ideal.Trabajar en la calefacción de alta calidad de cada casa requiere tener en cuenta muchas características. En algunas regiones, el costo de la electricidad puede ser tan alto que no se puede abandonar el gas. En los edificios de apartamentos antiguos, es difícil cambiar a la calefacción eléctrica por dos razones: es muy difícil desconectarse de la carretera central y la red eléctrica deberá construirse nuevamente, teniendo en cuenta los equipos potentes.

A pesar de esto, el panorama general inclina la balanza a favor de la electricidad. Para estancias en las que no hay gas o no hay posibilidad de suministrarlo, es una auténtica salvación.

Excursión a la historia

El primer colector solar se inventó hace más de dos siglos: su funcionamiento se basaba en que una superficie oscura se calienta más intensamente que una clara.

El colector suizo de placa plana se utilizó de inmediato en la vida cotidiana. Fue este dispositivo el que en el siglo XIX ayudó a D. Herschel a cocinar cuando realizó su famosa expedición africana.

En 1908, W. Bailey desarrolló un colector termoaislado con tubos de cobre. Esto hizo posible llevar el principio del calentamiento solar al nivel moderno de comprensión, pero los cambios tangibles ocurrieron solo en los años 70 del siglo pasado.
El motivo de la atención a las fuentes alternativas de energía fue la crisis del mercado petrolero. Los científicos de muchos países han reanudado el trabajo activo en el campo del uso del calor natural, lo que ha aumentado significativamente la eficiencia de los sistemas de calefacción solar. Tales desarrollos han adquirido una importancia estratégica en la política de los estados.

Innovaciones técnicas modernas en sistemas de calefacción.

Recientemente, los últimos desarrollos innovadores en sistemas de calefacción para una casa o apartamento se han vuelto cada vez más populares. Entre las novedades técnicas se encuentran:

• piso de infrarrojos;
• Bombas de calor especiales;
• Paneles solares.

Presentamos una descripción más detallada de los sistemas innovadores.

piso infrarrojo

El nuevo sistema de calefacción en el mercado rápidamente ganó popularidad entre los propietarios de casas de campo. Es más económico, pero al mismo tiempo bastante eficiente, especialmente si se compara con otras opciones de calefacción eléctrica.

El funcionamiento de un piso cálido que se instala en una regla o pegamento debajo de una loseta depende de la electricidad. Los elementos calefactores reproducen los rayos infrarrojos, que suministran calor a los objetos y residentes, y de ellos a toda la habitación.

Entre las ventajas del suelo infrarrojo se encuentran:

• Los muebles no pueden dañar una versión moderna de un piso cálido con tapetes de carbón y una película;
• El sistema automatizado puede regular la temperatura en la habitación de forma independiente, dependiendo de la calefacción de la habitación;
• Termostatos con los que puedes programar la hora y la temperatura;
• Bajo consumo de energía.

Calefacción con bombas de calor

¿Qué es una bomba de calor y cómo funciona? Este es un dispositivo que mueve el calor de una fuente a un portador. La base de su trabajo es recibir calor del ambiente externo y transferirlo al sistema de calefacción. De esta manera, no solo puede calentar, sino también enfriar las instalaciones.

Las bombas se dividen en las siguientes opciones:

• Bucle abierto. Su principio de funcionamiento es recibir agua del subsuelo, transferirla a elementos calefactores y regresar al lugar de origen;
• Bucle cerrado.Un refrigerante pasa a través de una tubería especializada instalada en un depósito, que tiende a transferir o recibir energía térmica del agua.

La ventaja de calentar con la ayuda de bombas de calor es la posibilidad de utilizar la energía del agua, el aire o la tierra. La casa no tiene que estar conectada a la red de gas. La desventaja es solo el alto costo de dicho equipo, pero su costo se amortizará rápidamente en la operación, ya que ahorra significativamente los costos de energía.

Paneles solares

Los colectores de este tipo son una instalación especial que recoge la energía térmica del sol y la transporta a los portadores de calor (agua, aceite o anticongelante) en la casa.

El diseño de las baterías solares tiene elementos de calefacción adicionales que aseguran el sistema principal y comienzan a funcionar cuando la eficiencia de los colectores solares disminuye.

Todas las instalaciones solares se dividen en dos opciones:

• Colectores de placa plana, equipados con un absorbedor de superficie transparente y aislamiento térmico. Calentar hasta 200 grados;
• Baterías de vacío, tipo multicapa con cierre hermético que forma vacío. La temperatura de calentamiento de dicha instalación es de 250-300 grados.

Las principales ventajas de los colectores solares son la instalación simple, el peso ligero del equipo y el alto nivel de eficiencia. La desventaja del sistema se puede llamar solo su dependencia significativa de la diferencia de temperatura. Hasta la fecha, la elección de un sistema de calefacción se aleja cada vez más de la versión tradicional del tipo de agua. Las innovaciones tecnológicas ofrecen opciones cada vez más nuevas, económicas y seguras.Es difícil determinar cuál es mejor, porque la elección de un sistema en particular y su efectividad dependen de un análisis detallado y la comprensión de todas las ventajas y desventajas, así como de las condiciones específicas de instalación y operación posterior.

Cómo calcular la potencia de colector necesaria

A la hora de calcular la potencia necesaria de un captador solar, muy a menudo se equivoca al realizar cálculos basados ​​en la energía solar entrante en los meses más fríos del año.

El hecho es que en los meses restantes del año, todo el sistema se sobrecalentará constantemente. La temperatura del refrigerante en verano a la salida del colector solar puede alcanzar los 200°C cuando se calienta con vapor o gas, 120°C del anticongelante, 150°C del agua. Si el refrigerante hierve, se evaporará parcialmente. Como resultado, tendrá que ser reemplazado.

Los fabricantes recomiendan partir de las siguientes cifras:

• provisión de suministro de agua caliente no más del 70%;
• provisión del sistema de calefacción no más del 30%.

El resto del calor necesario debe ser generado por un equipo de calefacción estándar. Sin embargo, con tales indicadores, se ahorra un promedio de alrededor del 40% por año en calefacción y suministro de agua caliente.

La energía generada por un sistema de vacío de un solo tubo varía según la ubicación geográfica. El indicador de energía solar que cae por año en 1 m2 de terreno se llama insolación. Conociendo la longitud y el diámetro del tubo, puede calcular la apertura, el área de absorción efectiva. Queda por aplicar los coeficientes de absorción y emisión para calcular la potencia de un tubo al año.

Ejemplo de cálculo:

La longitud estándar del tubo es de 1800 mm, la longitud efectiva es de 1600 mm. Diámetro 58 mm. La apertura es el área sombreada creada por el tubo. Así, el área del rectángulo de sombra será:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2

La eficiencia del tubo central es del 80%, la insolación solar para Moscú es de aproximadamente 1170 kWh/m2 por año. Por lo tanto, un tubo funcionará por año:

W \u003d 0.0928 * 1170 * 0.8 \u003d 86.86 kW * h

Cabe señalar que este es un cálculo muy aproximado. La cantidad de energía generada depende de la orientación de la instalación, ángulo, temperatura media anual, etc.

Selección e instalación de colectores solares.

Un propietario que decide crear calefacción solar para una casa privada con sus propias manos se enfrenta a la tarea de elegir el tipo de colector más adecuado. Esta pregunta es bastante complicada, pero es necesario entenderla.

Los colectores abiertos no son adecuados por sus bajas capacidades, por lo que no tiene sentido hablar de ellos. Por lo general, la elección se realiza entre tipos tubulares y planos. El primer y más importante criterio de selección suele ser la relación entre el precio y la calidad de los productos.

Este enfoque está justificado, pero no se puede ignorar la mantenibilidad. Por lo tanto, los tubos de vacío se pueden cambiar lejos de todo tipo de colectores, lo que hace que la elección sea arriesgada. Si uno de ellos falla, algunos tipos de colectores tendrán que cambiar todo el panel, lo que requerirá gastos. En general, todos los dispositivos de vacío son una adquisición bastante arriesgada, ya que cualquier impacto mecánico amenaza con perder la fuente de energía térmica.

Habiendo elegido la mejor opción, proceda a la instalación. Para él, debe elegir un sitio adecuado, ubicado cerca de la casa.

Esto es importante, ya que el transporte del refrigerante a largas distancias requerirá un aislamiento de alta calidad y la instalación de una bomba de circulación. Normalmente, los colectores se instalan en el techo para permitir la circulación por gravedad.El único problema es la ubicación de las pendientes en relación con la posición del sol en el cielo; a veces es necesario instalar un sistema de seguimiento para rotar los paneles.

Esto es costoso y requiere el uso de tubos flexibles, pero el efecto es mucho mayor.

Características comparativas de algunos tipos de colectores solares

La principal característica de cualquier colector solar es su rendimiento. Dependiendo de las características de diseño y la diferencia de temperatura, se determina la eficiencia del sistema. hay que tener en cuenta que el coste de los colectores de placa plana es muy inferior al de los sistemas tubulares.

Al elegir un colector solar, debe estudiar cuidadosamente los parámetros de los que depende la eficiencia del calentamiento solar de agua y la potencia de la estructura.

Los colectores solares tienen una serie de características bastante importantes:

• La relación de la energía total y absorbida de la radiación solar se puede determinar a partir del coeficiente de adsorción.
• La relación entre la cantidad de calor transferido y la energía absorbida está determinada por el factor de emisión.
• La relación del área total y de apertura.
• Eficiencia.

Cálculo del sistema de calefacción en el hogar.

Cálculo del sistema - calculadora en línea

¿Por qué es necesario un cálculo preliminar de calefacción en una casa privada? Esto es necesario para seleccionar la potencia correcta del equipo de calefacción necesario, lo que le permite implementar un sistema de calefacción que proporcione calor de manera equilibrada a las habitaciones correspondientes de una casa privada. Una elección competente del equipo y el cálculo correcto de la potencia del sistema de calefacción de una casa privada compensarán racionalmente la pérdida de calor de las envolventes del edificio y el flujo de aire de la calle para las necesidades de ventilación. Las fórmulas en sí mismas para dicho cálculo son bastante complejas; por lo tanto, le sugerimos que utilice el cálculo en línea (arriba) o complete el cuestionario (a continuación). En este caso, nuestro ingeniero jefe calculará y este servicio es completamente gratuito. .

¿Cómo calcular la calefacción de una casa privada?

¿Dónde comienza tal cálculo? En primer lugar, se requiere determinar la pérdida máxima de calor del objeto (en nuestro caso, esta es una casa de campo privada) en las peores condiciones climáticas (dicho cálculo se lleva a cabo teniendo en cuenta el período de cinco días más frío para esta región ). No funcionará calcular el sistema de calefacción de una casa privada en la rodilla; para esto, utilizan fórmulas y programas de cálculo especializados que le permiten construir un cálculo basado en los datos iniciales sobre la construcción de la casa (paredes, ventanas, techos). , etc.). Como resultado de los datos obtenidos, se seleccionan equipos cuya potencia neta debe ser mayor o igual al valor calculado.Durante el cálculo del sistema de calefacción, se selecciona el modelo deseado del calentador de aire del conducto (generalmente es un calentador de aire a gas, aunque podemos usar otros tipos de calentadores: agua, eléctricos). Luego se calcula el rendimiento máximo del aire del calentador, en otras palabras, cuánto aire bombea el ventilador de este equipo por unidad de tiempo. Cabe recordar que el rendimiento del equipo difiere según el modo de uso previsto: por ejemplo, en aire acondicionado, el rendimiento es mayor que en calefacción. Por lo tanto, si en el futuro se planea usar un acondicionador de aire, entonces es necesario tomar el flujo de aire en este modo como el valor inicial del rendimiento deseado; de lo contrario, solo el valor en el modo de calefacción es suficiente.

En la siguiente etapa, el cálculo de los sistemas de calefacción de aire para una casa privada se reduce a la determinación correcta de la configuración del sistema de distribución de aire y el cálculo de las secciones transversales de los conductos de aire. Para nuestros sistemas, utilizamos conductos de aire rectangulares sin bridas con una sección rectangular: son fáciles de ensamblar, confiables y convenientemente ubicados en el espacio entre los elementos estructurales de la casa. Dado que el calentamiento de aire es un sistema de baja presión, se deben tener en cuenta ciertos requisitos al construirlo, por ejemplo, para minimizar el número de vueltas del conducto de aire, tanto la rama principal como la terminal que conducen a las rejillas. La resistencia estática del recorrido no debe superar los 100 Pa. En función del rendimiento del equipo y la configuración del sistema de distribución de aire, se calcula la sección requerida del conducto de aire principal.El número de ramales terminales se determina en función del número de rejillas de alimentación requeridas para cada habitación específica de la casa. En el sistema de calefacción de aire de una casa, generalmente se usan rejillas de suministro estándar con un tamaño de 250x100 mm con un rendimiento fijo; se calcula teniendo en cuenta la velocidad mínima del aire en la salida. Gracias a esta velocidad, el movimiento del aire no se siente en las instalaciones de la casa, no hay corrientes de aire ni ruidos extraños.

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caracteristicas de los generadores

Un generador es la forma más rápida y fácil de proporcionar electricidad a una casa privada. Para su funcionamiento, la unidad utiliza gasolina o combustible diesel y, como resultado de su combustión, produce la cantidad de energía requerida.

La principal ventaja es la total independencia del dispositivo de los cambios estacionales y las fluctuaciones climáticas. Las desventajas incluyen la presencia obligatoria en el sitio de una instalación de almacenamiento de combustible especialmente equipada, diseñada para un volumen de 200 litros o más.

El grupo electrógeno diesel es conveniente y fácil de operar, pero para su pleno funcionamiento necesita recibir al menos 250 ml de combustible por hora.Las estaciones potentes capaces de proporcionar energía a una pequeña casa privada con un consumo real de recursos de varios kilovatios por día "comerán" alrededor de un litro de combustible diesel durante 60 minutos.

En la mayoría de los casos, los grupos electrógenos de gasolina y diésel se utilizan como fuentes de electricidad temporales o de respaldo. Esto se debe al hecho de que para un funcionamiento completo, los dispositivos requieren cantidades significativas de combustible, cuyo costo aumenta constantemente.

Un potente generador de gasolina o diésel es capaz de proporcionar un suministro ininterrumpido de electricidad con la cantidad adecuada de combustible. Sin embargo, el dispositivo produce mucho ruido durante el funcionamiento. Para no sufrir sonidos no deseados, vale la pena colocar la unidad en uno de los cuartos de servicio adyacentes ubicados a cierta distancia de su propia casa y de las casas vecinas.

El equipo en sí también es caro y necesita mantenimiento preventivo. Las unidades de gas se encuentran entre las opciones más rentables para los grupos electrógenos. No necesitan un suministro ininterrumpido de combustible y no requieren almacenamiento de materiales combustibles.

Sin embargo, el funcionamiento completo de estos dispositivos está garantizado por un elemento como la conexión obligatoria a la red central de gas, que está lejos de ser siempre posible y asequible.

La instalación de un generador de gas en la casa se lleva a cabo solo sobre la base de un paquete de permisos y con la participación obligatoria en la instalación de un equipo de artesanos de una empresa local de distribución de gas.No se recomienda conectar el dispositivo a la tubería de gas por su cuenta para evitar posibles fugas y varios fallos de funcionamiento en el futuro.

Es debido a estas dificultades que los generadores rara vez se eligen como fuente principal para suministrar electricidad a una casa privada.

Pero los generadores son una solución ideal para uso temporal, por ejemplo, durante la construcción de una casa de campo y trámites para su conexión:

Galería de imágenes

Foto de

Generador durante los trabajos de construcción

Cuatro baterías y un inversor.

Iluminación por la noche y por la tarde.

Iluminación para cableado y acabado.

Durante las primeras etapas de construcción, el generador servirá como la principal fuente de energía, y luego de los trámites y la obtención de los permisos para la conexión a la red eléctrica general, se convertirá en un equipo de respaldo y seguramente será útil en más de una ocasión.

Costos operativos adicionales

Su uso no implica ningún cuidado ni mantenimiento más que la limpieza periódica de suciedad y nieve en invierno (si no se descongela sola). Sin embargo, habrá algunos costos asociados:

Reparación, todo lo que se puede cambiar en garantía, el fabricante se puede reemplazar sin problemas, es importante comprar en un distribuidor autorizado y tener documentos de garantía.
Electricidad, se gasta bastante en la bomba y el controlador. Para el primero, puedes poner solo 1 panel solar a 300 W y será suficiente (incluso sin un sistema de batería).
Enjuague de las bobinas, deberá realizarse una vez cada 5-7 años.

Todo depende de la calidad del agua (si se usa como portador de calor).

Dispositivo de calefacción de estufa en una casa privada: el diseño de estufas modernas.

Los principales elementos estructurales en los dispositivos de calefacción del horno de una casa privada son: cimientos, zanjas, cámara de cenizas, caja de fuego, canales de humo (circulación de humo), chimeneas.

La cimentación es la base del horno, que asume las cargas del horno y las chimeneas. Este elemento estructural debe ser confiable, ya que de su resistencia depende la seguridad de la estructura operada. La colocación correcta de los cimientos del horno implica su ubicación separada de los cimientos de la casa. El espacio mínimo entre ellos es de 3 cm, que se llena con arena.

En primer lugar, cavan un pozo, que luego se llena con pequeños fragmentos de piedra o ladrillo cocido, después de lo cual todo se compacta cuidadosamente. Por lo tanto, prepare una almohada para la base. Luego se vierte un mortero de cemento líquido en el pozo. La colocación de una base de ladrillo o piedra se lleva a cabo con el revestimiento de las costuras. La última capa de mortero de cemento se nivela cuidadosamente.

Una vez que se han erigido los cimientos, comienzan a implementar un elemento estructural del horno como listones. Son hileras de ladrillos que levantan la estufa sobre los cimientos. Se hacen dos o tres filas de ladrillos para el dispositivo de los listones. El fondo del horno también está involucrado en la transferencia de calor.

Tal elemento del diseño de los hornos de calefacción como un soplador o una cámara de cenizas sirve para suministrar aire a la cámara de combustión y acumular las cenizas que provienen de ella. Entre la cámara de combustión y la cámara de cenizas, se instala una rejilla especial en forma de varillas de hierro fundido o acero.Durante el funcionamiento del horno, la puerta de la cámara debe estar abierta, y al final del horno se cierra para evitar un enfriamiento rápido del aire dentro del horno.

La caja de fuego en el dispositivo de los hornos de calefacción es una cámara de horno en la que se quema combustible: leña y carbón. Se dispone un orificio especial en la parte superior de la cámara de combustión para la eliminación de los gases de combustión. Las dimensiones de la cámara se seleccionan de tal manera que sea posible cargar en el horno la cantidad de combustible necesaria para calentar el horno.

En la parte inferior de la cámara de combustión, las pendientes están dispuestas hacia la parrilla, lo que garantiza el libre movimiento de cenizas hacia el soplador. Para evitar que el carbón y las cenizas se caigan de la cámara del horno, su puerta está instalada sobre la parrilla con una fila de ladrillos. Puede prolongar la vida útil de la cámara de combustión revistiéndola con ladrillos refractarios.

El principio de funcionamiento del sistema de calefacción del horno en una casa privada se basa en la entrada de calor a través de canales de humo o circulaciones de humo. Se pueden colocar tanto en vertical como en horizontal, así como subir y bajar. La eficiencia con la que funciona una estufa depende del tamaño de los conductos de humos y su ubicación.

Los gases de combustión, al pasar por el canal, emiten energía en forma de calor a las paredes, que calientan el horno. Para aumentar la transferencia de calor, los canales de humo están hechos de tal manera que son largos y, a menudo, cambian de dirección.

La circulación de humo de un horno moderno de calefacción de una casa privada puede ser de 13 x 13, 13 x 26, 26 x 26 cm, sus paredes están lisas (no están enlucidas, ya que si se destruye el yeso, los canales pueden obstruirse) ). El acceso a las circulaciones de humo para su limpieza del hollín se realiza a través de puertas especiales.

Para obtener tracción, que contribuye a la eliminación de gases del combustible quemado, se coloca una chimenea que se coloca fuera de la casa, en el techo. La mayoría de las veces, está hecho de una sección transversal circular, ya que el movimiento del gas es algo difícil en tuberías con esquinas. Además, las tuberías redondas son más cómodas de limpiar. Como material para su fabricación, se utilizan tuberías de cerámica o cemento de asbesto.