Colector solar de botellas de plástico: una guía paso a paso para ensamblar un dispositivo solar

¿Qué es un colector solar?

Se han desarrollado y patentado varios diseños:

1. Plano.
2. Tubular.
3. tubos de vacio.
4. Termosifones.

Un colector solar de bricolaje es más fácil de hacer en un diseño plano o tubular.

¿Cómo montar la instalación? Un bloque colector (su número ya se conoce aproximadamente a partir de los cálculos realizados de acuerdo con el método anterior) consta de los siguientes elementos:

• Un conjunto de elementos tubulares de cobre o aluminio;
• placa absorbente;
• Carcasa sellada con aislamiento térmico;
• Tapas, que pueden ser de polímero transparente resistente al calor o de vidrio templado.

La eficacia del aislamiento determina la eficiencia del colector. Se puede aumentar si se prevé un circuito de almacenamiento en el circuito, que puede proporcionar calor en días nublados o para el funcionamiento de los sistemas de refrigeración.

El proceso de fabricación y posterior instalación de colectores solares es posible no solo para el techo, sino también para las paredes del sur del edificio. En este caso, las carcasas están provistas de perforaciones para facilitar el flujo de aire. Cuando el aire caliente suba a la parte superior de la pared, se dirigirá a los conductos de ventilación del edificio para su posterior distribución.

Tipos de colectores solares

El dispositivo estándar tiene la forma de una placa de metal, que se coloca en una caja de plástico o vidrio. La superficie de esta placa acumula energía solar, retiene el calor y lo cede para diversas necesidades del hogar: calefacción, calentamiento de agua, etc. Hay varios tipos de colectores integrados.

Acumulativo

Los colectores de almacenamiento también se denominan termosifón. Tal colector solar de bricolaje sin bomba es el más rentable. Sus capacidades permiten no solo calentar agua, sino también mantener la temperatura en el nivel requerido durante algún tiempo.

Dicho colector solar para calefacción consta de varios tanques llenos de agua, que se encuentran en una caja de aislamiento térmico. Los tanques están cubiertos con una tapa de vidrio, a través de la cual los rayos del sol se filtran y calientan el agua. Esta opción es la más económica, fácil de operar y mantener, pero su eficiencia en invierno es casi nula.

plano

P representa una gran placa de metal - absorbedor, que se encuentra dentro de una caja de aluminio con tapa de vidrio. Un colector solar plano hecho por usted mismo será más eficiente cuando use una cubierta de vidrio. Absorbe la energía solar a través de un cristal resistente al granizo, que transmite bien la luz y prácticamente no la refleja.

Dentro de la caja hay aislamiento térmico, que puede reducir significativamente la pérdida de calor. La placa en sí tiene una baja eficiencia, por lo que está recubierta con un semiconductor amorfo, lo que aumenta significativamente la tasa de acumulación de energía térmica.

Al hacer un colector solar para una piscina con sus propias manos, a menudo se prefiere un dispositivo integrado plano. Sin embargo, no hace frente peor a otras tareas, tales como: calentar agua para las necesidades domésticas y calefacción de espacios. Plano es la opción más utilizada. Es preferible hacer un absorbente de bricolaje para un colector solar de cobre.

líquido

Por el nombre, está claro que el refrigerante principal en ellos es el líquido. Un colector solar de agua de bricolaje se fabrica de acuerdo con el siguiente esquema. A través de una placa de metal que absorbe la energía solar, el calor se transfiere a través de tuberías adosadas a ella a un depósito con agua o líquido anticongelante o directamente al consumidor.

Hay dos tubos unidos a la placa. A través de uno de ellos, se suministra agua fría desde el tanque, y a través del segundo, el líquido ya calentado ingresa al tanque. Las tuberías deben tener aberturas de entrada y salida. Tal esquema de calefacción se llama cerrado.

Cuando el agua caliente se suministra directamente para satisfacer las necesidades del usuario, dicho sistema se denomina abierto.

Los no vidriados se usan con mayor frecuencia para calentar el agua en la piscina, por lo que ensamblar estos colectores solares térmicos con sus propias manos no requiere la compra de materiales costosos: el caucho y el plástico son suficientes. Los vidriados tienen una mayor eficiencia, por lo que son capaces de calentar la casa y proporcionar agua caliente al consumidor.

Aire

Los dispositivos de aire son más económicos que los análogos anteriores que usan agua como portador de calor. El aire no se congela, no tiene fugas y no hierve como el agua. Si ocurre una fuga en un sistema de este tipo, no trae tantos problemas, pero es bastante difícil determinar dónde sucedió.

La producción de bricolaje no es costosa para el consumidor. El panel solar, que está cubierto de vidrio, calienta el aire que se encuentra entre él y la placa termoaislante. En términos generales, se trata de un colector plano con espacio para el aire en el interior. El aire frío entra en el interior y, bajo la influencia de la energía solar, se suministra aire caliente al consumidor.

Tales opciones son duraderas, confiables y más fáciles de mantener que los dispositivos que usan líquido como refrigerante. Para mantener la temperatura del aire deseada en el sótano o para calentar el invernadero con un colector solar, esta opción es adecuada.

Construcción de tubos flexibles

Para crear un colector solar confiable, solo se utilizan materiales de alta calidad. Para este propósito, son adecuadas las tuberías de metal y plástico o las mangueras ordinarias utilizadas para el riego. El colector puede estar compuesto por varios módulos. Las tuberías deben colocarse y fijarse firmemente en ellas.

Este diseño es el más simple. Su principal desventaja es la necesidad de usar una bomba.Dado que la circulación natural es imposible en tal diseño. Si las tuberías son demasiado largas, la resistencia hidráulica será mayor que la fuerza de cabeza creada por la diferencia de temperatura.

Tenga en cuenta que la instalación de la bomba no presenta ningún problema. Además, dicho sistema se amortiza con bastante rapidez.

instalación de piscina

La versión considerada del colector también se puede utilizar para calentar el agua de la piscina. Debe estar conectado a un sistema de filtración con equipo de bombeo. El líquido que circula por su interior se calentará antes de entrar en el depósito de la piscina.

Hay opciones en las que está permitido rechazar la instalación de un tanque de almacenamiento. Este enfoque se puede implementar si el agua calentada está destinada exclusivamente para su uso durante el día en un volumen pequeño. Por ejemplo, la longitud del circuito es de ciento cincuenta metros. En este caso, el indicador del diámetro interior es de dieciséis milímetros. En este diseño se colocan treinta litros de líquido. Si el diseño consta de varios compartimentos conectados en un solo sistema, habrá mucha más agua caliente.

Colector solar - agua o aire

Cada uno de los calentadores es efectivo, solo difieren el propósito principal y el principio de funcionamiento:

• Colector de agua: se utiliza para satisfacer las necesidades de agua caliente y sistemas de calefacción por suelo radiante de baja temperatura. La eficiencia del trabajo en el período invernal se reduce significativamente. Los colectores de panel y de vacío calentados indirectamente conectados a un tanque de compensación continúan acumulando calor durante todo el año.La principal desventaja es el alto costo del colector solar, instalación y tubería.
• Colector de ventilación de aire: tiene un diseño simple y un dispositivo que, si se desea, se puede hacer de forma independiente. Propósito principal: calefacción de espacios. Por supuesto, existen esquemas que permiten usar el calor recibido para el suministro de agua caliente, pero al mismo tiempo, la eficiencia de los colectores de aire se reduce casi a la mitad. Ventajas: bajo coste de kit e instalación.

Los sistemas solares de calefacción de aire solo funcionan durante el día. El calentamiento del aire comienza incluso en tiempo nublado, con una densa capa de nubes y durante la lluvia. El funcionamiento de los calentadores de aire en invierno no se detiene.

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De tubos de cobre

Un colector con serpentina de cobre, tapizado interiormente con láminas del mismo material, es sumamente efectivo. Quizás el más efectivo de los que encontramos en la red. Los tubos y las tiras se sueldan con un soldador autógeno especial en las costuras y juntas, por lo que el absorbedor de cobre fue la etapa que más tiempo consumió, que tomó 2 días.

El cobre se ennegrecía colocándolo en un baño de persulfato de potasio:

Se aisló la caja, se adjuntó una lámina a la pared trasera para reflejar el calor. Todos los espacios están cuidadosamente sellados:

La estructura se movió a su lugar, para esto se envolvió con una película adhesiva ordinaria, y solo después del transporte y la conexión se instaló el vidrio:

Resultado: en un clima cálido del sur, bajo los rayos directos, el cobre se calentó, el agua se calentó hasta hervir, incluso hubo rastros notables de fusión de los elementos estructurales del polímero. Es recomendable mezclar líquido frío en una ducha con un absorbedor solar de este tipo, para lo que es necesario disponer de un barril aparte o suministro desde un grifo.

fabricación de absorbentes

Montamos los tubos de la siguiente manera:

1. La pared que cubre la parte superior del frasco (en la que hay un agujero) se corta con tijeras de metal en "pétalos", que se doblan hacia adentro. Es conveniente doblar los “pétalos” colocando la lata sobre un tubo de plástico del máximo diámetro posible (para pasar por el interior de la lata).
2. En el fondo de cada lata con un taladro cónico, debe hacer 3 agujeros con un diámetro de 20 mm, de modo que sus centros estén en los vértices de un triángulo equilátero.
3. Ahora puede recolectar tubos de latas: 8 piezas. en cada. Las juntas de las latas se deben sellar con un sellador para chimeneas de alta temperatura, como High Heat Mortar. Esta composición debe aplicarse sobre una superficie previamente desengrasada y humedecida. La composición se nivela con los dedos, con guantes de goma, que también deben humedecerse con agua.

Para que los tubos queden perfectamente nivelados, durante el montaje, las latas deben colocarse en una plantilla derribada de dos tablas y que tenga la forma de una esquina de ángulo igual. Se instala en un ligero ángulo con respecto a la vertical (puede apoyarse contra la pared).

En el tubo recién ensamblado, ubicado en la plantilla, desde arriba, hasta que el sellador esté completamente curado, debe instalar el peso.

¿Qué es un colector solar?

En su esencia, se trata de un equipo climático que se utiliza para producir agua caliente sanitaria con su posterior uso en el sistema de fontanería y calefacción. El principio de funcionamiento de dicho sistema es cambiar la densidad del agua durante su calentamiento, por lo que el líquido caliente se empuja hacia arriba.

La principal diferencia entre tales sistemas es que los recursos naturales se utilizan para la calefacción, en particular, la energía solar, que es absolutamente gratuita. Y un colector solar correctamente diseñado le permite extraer esta energía incluso en un día helado o nublado. Por lo tanto, el uso de dicho dispositivo es posible no solo en verano, sino también en otoño e invierno.

Dispositivo colector solar

El diseño de un sistema completo de colectores solares incluye necesariamente varios elementos básicos, estos son:

• un dispositivo para extraer energía solar;
• recipiente para acumular agua caliente;
• intercambiador de calor;
• estructura de aislamiento térmico, que reduce la tasa de enfriamiento del refrigerante.

Hacer un dispositivo de cartón corrugado.

Este es un diseño de colector solar aún más simple. Lo construirás mucho más rápido.

Primera etapa. Primero, haga una caja de madera de la misma manera que en la versión anterior. A continuación, coloque una viga a lo largo del perímetro de la pared trasera (aproximadamente 4x4 cm) y coloque lana mineral en la parte inferior.

Segunda fase. Haga un orificio de salida en la parte inferior.

Tercera etapa. Coloque cartón corrugado sobre la viga y vuelva a pintar este último en negro. Por supuesto, si originalmente era de un color diferente.

Cuarta etapa. Haga perforaciones en toda el área del cartón corrugado para el flujo de aire.

Quinta etapa. Si lo desea, puede esmaltar toda la estructura con policarbonato; esto aumentará la temperatura de calentamiento del absorbedor. Pero no olvide que también debe proporcionar una salida para el flujo de aire desde el exterior.

Características de un colector solar de vacío para calefacción de viviendas en invierno

El colector solar de vacío es un dispositivo bastante complicado.El elemento de trabajo principal está representado por una costosa bombilla que absorbe la luz con una superficie transparente, en la que se encuentra el tubo. La base del trabajo es el principio de un termo. El termo permite que la luz del sol pase al interior del tubo interior, donde no hay aire, lo que permite ahorrar hasta un 95% de calor.

Colectores solares de vacío. Más caro, pero funciona incluso en invierno.

El fondo del vacío interior. tubos para colector solar ocupa anticongelante, que pasa a estado gaseoso cuando se calienta. En su parte superior se transfiere calor a un colector con refrigerante. Al mismo tiempo, el anticongelante se enfría y se condensa, volviendo a su estado original.

El colector solar de vacío se caracteriza por su alta eficiencia en condiciones de poca luz y temperaturas por debajo de -37 °C. Ha sido especialmente diseñado para latitudes del norte y puede funcionar en ausencia de radiación solar directa. Para un funcionamiento eficiente, la estructura necesita un cuidado constante, que consiste en limpiar su superficie de contaminación.

La principal desventaja es el alto costo de construcción. Si falla al menos un tubo, la reparación será problemática, ya que todos los productos se montan en serie.

esquema "verano"

Esta opción es conveniente para una ducha de verano. Si se ubicará en la calle, entonces se debe montar allí el recipiente que acumula agua caliente.

Si estamos hablando de cableado dentro del edificio, entonces el contenedor con el líquido debe instalarse en la casa.

El esquema en consideración opera sobre la base de la circulación natural.El colector debe montarse debajo del tanque, donde se acumulará agua caliente, aproximadamente un metro. Esto se debe a las diferentes densidades de los líquidos fríos y calientes. Para conectar el colector al tanque, es necesario usar tuberías con una sección transversal de 0,75 pulgadas o más.

Para mantener efectivamente el agua en un estado cálido, las paredes del tanque deben estar aisladas. Para esto es necesario usar lana mineral. Su grosor debe ser de al menos diez centímetros. Si un techo está ubicado sobre la caldera, es necesario usar adicionalmente polietileno para el aislamiento.

Este esquema no se llama "verano" por nada. Es capaz de calentar agua solo en la estación cálida. Durante el período frío, el líquido debe drenarse del sistema. De lo contrario, congelarlo puede dañar la tubería usada.

El proceso de montaje de un colector solar casero.

El inicio del montaje de este producto de energía solar se inicia con la fabricación de la bobina. Si logró recoger una bobina lista para usar, el ensamblaje final llevará mucho menos tiempo. La bobina seleccionada debe lavarse muy a fondo con agua corriente (preferiblemente caliente) para lavar todos los bloqueos desde el interior y eliminar los residuos de freón. Si no encontró los tubos adecuados, puede comprar la cantidad correcta en la tienda. Pero en este caso, tendrás que hacer la bobina en sí. Para hacerlo, corte los tubos a la longitud requerida. Luego, usando transiciones de esquina, suéldelas en forma de estructura de bobina. Además, para que el colector pueda conectarse al sistema de suministro de agua, suelde ¾ de las transiciones de plomería a los bordes del serpentín.Hay varias opciones para la forma y el diseño de la bobina, por ejemplo, puede soldar tubos en forma de "escalera" (si va a implementar esta opción, compre adaptadores que no sean de esquina, necesitará tees) .

Montaje de colectores solares

Luego, en una lámina de metal previamente preparada, aplica un recubrimiento selectivo con pintura negra mate, es recomendable hacerlo en al menos un par de capas. Espere a que el flujo de aire seque la pintura y comience a soldar la bobina (lado sin pintar). Toda la estructura del serpentín debe soldarse a lo largo de toda la longitud de los tubos, al hacerlo, garantiza la transferencia de calor más eficiente y, como resultado, la máxima transferencia de calor al sistema de suministro de agua. Si hace todo bien, el colector solar que ha ensamblado funcionará como se esperaba.

Colectores planos

Los colectores solares planos son una estructura metálica sobre la que, vistos de abajo hacia arriba, se fijan:

• placa del cuerpo;
• capa de aislamiento térmico;
• capa reflectante (no presente en todos los modelos);
• placa colectora de calor (disipador de calor o también llamada placa de adsorción), a la que se sueldan tubos de intercambio de calor;
• cubierta transparente transmisora ​​de luz (vidrio templado con 95% de transmisión de luz o policarbonato no menos transparente).

También en el cuerpo hay una salida y un tubo de entrada: el refrigerante circula a través de ellos.

Hay modelos abiertos, sin tapa. Su única ventaja es su bajo precio, pero son muy ineficientes y completamente inoperables a bajas temperaturas.Al no tener tapa, el revestimiento de absorción se destruye rápidamente, por lo que los colectores abiertos sirven para varias temporadas, y por sus características, se pueden utilizar para calentar agua en una piscina o en una ducha. No sirven para calentar.

El principio de funcionamiento de un colector solar plano es el siguiente: los rayos del sol pasan casi por completo a través del vidrio protector superior. A partir de estos rayos, el disipador de calor se calienta. El calor, por supuesto, se irradia, pero casi no sale: el vidrio es transparente a los rayos del sol, no deja pasar el calor (posición "c" en los diagramas). Resulta que la energía térmica no se disipa, sino que se almacena dentro del panel. A partir de este calor, los tubos de intercambio de calor se calientan y desde ellos se transfiere calor al refrigerante que circula a través de ellos.

Reglas para la ubicación de colectores planos.

Los colectores de este tipo deben colocarse en un ángulo de 90º con respecto a los rayos de luz incidentes. Cuanto más precisamente se establece este ángulo, más calor acumula el sistema. Está claro que no es realista mantener constantemente este ángulo en un techo fijo, pero debe colocar el panel para que la luz caiga sobre él durante el mayor tiempo posible. Existen dispositivos bastante costosos que cambian la posición del panel en relación con el sol, manteniendo el ángulo óptimo de incidencia de los rayos del sol. Se llaman sistemas de seguimiento.

de que depende el precio

El precio de un colector plano depende en gran medida de los materiales utilizados. Por lo que el cuerpo puede ser de aluminio o de acero galvanizado. Se prefiere un cuerpo de aluminio, pero cuesta más. También hay estuches de polímero. Se caracterizan por su alta resistencia y fiabilidad.

Los tubos de intercambio de calor y el material de la placa colectora de calor tienen una gran influencia en la eficiencia. Son de aluminio (tales paneles son más baratos) y cobre. Los de cobre son más caros, pero también más duraderos, también tienen una mayor eficiencia. Para Rusia, incluso para sus regiones del sur, es deseable usarlos. Dado que la insolación, incluso en el sur, rara vez es excesiva, no siempre es suficiente para calentar.

El revestimiento de la placa del colector de calor también es importante: cuanto más cerca esté del negro absoluto, menos rayos se reflejarán y se generará más calor. Por lo tanto, los tecnólogos trabajan constantemente para mejorar este recubrimiento.

En los primeros modelos era una pintura negra normal, pero hoy en día es un revestimiento de níquel negro.

Colectores de plástico

En un tipo separado, se pueden distinguir los colectores solares de plástico. En la versión más sencilla, se trata de dos paneles de policarbonato que se montan sobre un marco de aluminio. Entre ellos, las nervaduras están soldadas o soldadas, creando un laberinto para el flujo de agua en el panel. La entrada está ubicada en la parte superior del panel y la salida está en la parte inferior. En el superior se vierte agua fría, que al pasar por el laberinto se calienta y sale con mayor temperatura por el inferior. El sistema se utiliza para calentar agua en el verano. Debido a la baja resistencia hidráulica, funciona muy bien en un sistema de flujo por gravedad. Este tipo de calentador de agua solar es una opción ideal para suministrar agua caliente a una casa de verano durante la temporada de jardín.

Pero a veces los colectores completos para calefacción se denominan colectores solares de plástico.Es que en ellos la tapa superior no es de cristal, sino del mismo policarbonato u otro plástico que transmite bien la luz del sol. Dichos modelos tienen menos riesgo: los plásticos son más duraderos que el vidrio (incluso templado).

Equipar sistemas que trabajan con colectores solares con automatización.

Las características específicas del funcionamiento de las instalaciones solares, que cambian constantemente los datos iniciales (temporada, condiciones climáticas, etc.) no garantizan la estabilidad de los parámetros (temperatura, flujo del portador de calor y otros), lo que requiere la inclusión de sistemas de control en el esquema de instalación.

Dispositivos electrónicos como un controlador, basados ​​en el análisis de temperatura en ciertos lugares del esquema de instalación, dan órdenes para abrir/cerrar válvulas, encender/apagar unidades de bombeo para seleccionar el movimiento óptimo del refrigerante a lo largo del circuito. Así, por ejemplo, si se supera la temperatura del agua en el depósito de almacenamiento del refrigerante, el controlador detendrá su movimiento a lo largo del circuito, deteniendo la pérdida de calor que podría descargarse al medio ambiente a través del colector.

Principio de funcionamiento de los calentadores solares.

Antes de embarcarse en la fabricación de un sistema solar casero, vale la pena estudiar el diseño de colectores solares fabricados en fábrica: aire y agua. Los primeros se utilizan para la calefacción directa de espacios, los últimos se utilizan como calentadores de agua o como refrigerante anticongelante - anticongelante.

El elemento principal del sistema solar es el propio colector solar, que se ofrece en 3 versiones:

1. Calentador de agua plano. Es una caja sellada, aislada desde abajo. En el interior hay un receptor de calor (absorbedor) hecho de una lámina de metal, en el que se fija una bobina de cobre.Desde arriba el elemento está cerrado por un vidrio sólido.
2. El diseño del colector de calentamiento de aire es similar a la versión anterior, solo el aire bombeado por el ventilador circula por los tubos en lugar del refrigerante.
3. El dispositivo de un colector de vacío tubular es fundamentalmente diferente de los modelos planos. El dispositivo consta de frascos de vidrio duraderos, donde se colocan tubos de cobre. Sus extremos están conectados a 2 líneas: suministro y retorno, el aire se bombea fuera de los matraces.

Suma. Hay otro tipo de calentadores de agua al vacío, donde los frascos de vidrio se sellan herméticamente y se llenan con una sustancia especial que se evapora a baja temperatura. Durante la evaporación, el gas absorbe una gran cantidad de calor transferido al agua. En el proceso de intercambio de calor, la sustancia se condensa nuevamente y fluye hacia el fondo del matraz, como se muestra en la imagen.

Dispositivo de un tubo de vacío calentado directamente (izquierda) y un matraz alimentado por evaporación/condensación de líquido

Los tipos de colectores enumerados utilizan el principio de transferencia directa del calor de la radiación solar (de lo contrario, insolación) a un líquido o aire que fluye. Un calentador de agua plano funciona así:

1. El agua o anticongelante bombeado por una bomba de circulación se mueve a través de un intercambiador de calor de cobre a una velocidad de 0,3-0,8 m/s (aunque también existen modelos de gravedad para una ducha exterior).
2. Los rayos del sol calientan la lámina absorbente y el tubo de la bobina firmemente conectado a ella. La temperatura del refrigerante que fluye aumenta entre 15 y 80 grados dependiendo de la estación, la hora del día y el clima de la calle.
3. Para excluir las pérdidas de calor, las superficies inferior y lateral del cuerpo están aisladas con espuma de poliuretano o espuma de poliestireno extruido.
4. El vidrio superior transparente cumple 3 funciones: protege el revestimiento selectivo del absorbedor, no permite que el viento sople sobre la bobina y crea una capa hermética que retiene el calor.
5. El refrigerante caliente ingresa al intercambiador de calor del tanque de almacenamiento: tanque de compensación o caldera de calentamiento indirecto.

Dado que la temperatura del agua en el circuito del dispositivo fluctúa con el cambio de estaciones y días, el colector solar no se puede utilizar para calefacción y agua caliente sanitaria directamente. La energía recibida del sol se transfiere al refrigerante principal a través de la bobina del tanque - acumulador (caldera).

La eficiencia de los aparatos tubulares aumenta debido al vacío y la pared reflectante interna de cada matraz. Los rayos del sol pasan libremente a través de la capa sin aire y calientan el tubo de cobre con anticongelante, pero el calor no puede superar el vacío y salir al exterior, por lo que las pérdidas son mínimas. Otra parte de la radiación ingresa al reflector y se enfoca en la línea de agua. Según los fabricantes, la eficiencia de la instalación alcanza el 80%.

Cuando el agua en el tanque se calienta a la temperatura adecuada, los intercambiadores de calor solares cambian a la piscina mediante una válvula de tres vías