Conteúdo
- Objetivo dos coletores solares
- Como um coletor solar de fluxo total funciona
- Sistemas de aquecimento a vácuo
O fato de que as correntes de sol do verão podem nos dar muito calor livre geralmente vem à mente no verão, durante o período de calor violento, asfalto e paredes aquecidas ao sol. No clima claro do verão, o metro quadrado pode cair de 600 a 800 watts / h. Isso é muito. Se você multiplicar pela área do pátio ou telhado iluminado pelo sol, com a ajuda de um coletor solar, poderá coletar energia comparável em magnitude às necessidades de aquecimento de uma casa.
Nomeação de coletores solares ↑
Os coletores solares térmicos permitem coletar energia e direcionar o calor recebido na direção certa:
- Fornecimento de água quente para chuveiro, banheira e cozinha;
- Aquecimento ambiente de uma pequena estufa fechada ou jardim de qualquer tipo, quase o ano todo;
- Adição significativa ao circuito de aquecimento doméstico em clima frio e fornecimento quase completo em dias frios de outono.
O coletor foi projetado para coletar energia solar da forma mais conveniente para o uso. Convencionalmente, de acordo com o dispositivo do coletor solar, seus projetos podem ser divididos em três grupos principais:
- Tubo múltiplo ou plano de vácuo com circulação forçada ou natural do líquido de refrigeração. Na maioria das vezes, essas são estruturas estacionárias projetadas para o trabalho sazonal.
- Coletores solares de ar, os mais simples e leves. O calor acumulado é removido da superfície aquecida do coletor por uma corrente de ar.
- Na terceira versão dos projetos de coletores solares, o calor recebido pode ser usado para convertê-lo em eletricidade, variando de unidades de termo-refrigeração a máquinas complexas com dispositivos elétricos a vapor.
O último grupo de produtos raramente encontra demanda entre a população devido ao alto custo e complexidade do serviço..
Como um coletor solar de fluxo total funciona ↑
A versão mais simples do design plano do coletor solar é uma versão de fluxo total com um dissipador de calor de duas camadas. O dispositivo em si, pelo princípio de operação, é semelhante a uma versão do chuveiro na casa de verão, cuja base é um barril processado na superfície externa com mástique betuminoso ou tinta preta.
Para aumentar a quantidade de energia solar coletada, o design do coletor solar é feito na forma de um contêiner plano de espessura relativamente pequena, de 5 a 7 cm, a largura e o comprimento do dispositivo dependem das necessidades específicas da energia do coletor. Uma das paredes é feita de alumínio anodizado e pintada de preto como fuligem, cor, sem brilho. Essa é a chamada superfície de recebimento ou de trabalho do coletor. No interior da parte de trabalho do coletor, costelas finas de alumínio ou plástico são frequentemente produzidas, o que melhora a dissipação de calor da energia da parede da superfície de trabalho até o líquido de arrefecimento – água ou anticongelante.
Para reduzir a poluição e as perdas na superfície de trabalho, é instalada uma película transparente fina ou uma folha de plástico ou vidro com bom desempenho de isolamento térmico. No interior, essa proteção é pulverizada com uma camada de espelho de alumínio, o que reduz a perda de calor devido à reflexão e convecção.
O projeto de um coletor solar plano pode ter uma parede sanduíche de grafite em pó, fibras metálicas e resina de reforço em vez de uma chapa de alumínio convencional. Esse material possui boa condutividade térmica e alta resistência à oxidação..
Tais estruturas devem ser montadas em uma estrutura reforçada, geralmente no lado ensolarado do telhado ou da parede da casa..
Sistemas de aquecimento a vácuo ↑
Por toda a sua simplicidade, confiabilidade e baixo custo, os dispositivos de armazenamento solar plano têm produtividade de calor relativamente boa apenas em um dia ensolarado. Para latitudes mais altas ou no início da primavera – final do outono, sua produção de calor cai pela metade.
Em comparação com os coletores solares planos, os sistemas de vácuo têm maior eficiência. O projeto é baseado em um elemento térmico individual – um tubo de vácuo, o princípio de operação de um coletor solar é baseado em um dispositivo conhecido na física – um tubo de calor, que é bastante complexo e caprichoso, mas eficaz na operação. Um recurso de design é a condutividade térmica ultra-alta, devido à qual todo o calor que caiu em uma extremidade do tubo é coletado e concentrado na extremidade oposta em questão de momentos.
O elemento de vácuo é um tubo de balão alongado feito de vidro durável, no interior do qual é aplicado um revestimento de espelho. Graças ao espelho unidirecional, o fluxo de energia solar penetra livremente no interior da lâmpada e não pode escapar; é efetivamente absorvido pela extremidade de cobre do tubo de calor colocado dentro do corpo da lâmpada. Para reduzir as perdas, o ar do bulbo de vidro foi bombeado. O elemento central de cobre transfere a energia recebida do fluxo de luz para o fluxo do transportador de calor, geralmente anticongelante, ou diretamente para o tanque de água.
Vantagens dos coletores solares a vácuo ↑
Vantagens na conversão de energia solar na versão heat pipe:
- A eficiência de absorção e conversão de calor solar é 3-4 vezes maior que os coletores planos e de ar;
- Funciona muito bem na faixa de temperatura de 0 a 50sobreC, enquanto outros tipos de coletores solares, de acordo com avaliações de usuários, têm um intervalo de trabalho de 20sobreCOM;
- Menos sensibilidade à direção e ângulo de incidência da luz solar. Para a operação normal do coletor solar, basta iluminar o sol mesmo em um ângulo agudo de incidência da luz solar, para outros projetos de coletores solares quando exceder o ângulo ideal de iluminação em mais de 20sobre eficiência cai 10% por hora.
- O baixo peso do design da unidade solar permite a instalação direta no telhado, mesmo sem um suporte especial.
Ao planejar uma aquisição, vale a pena fazer um cálculo aproximado da área do coletor solar, com base na proporção: um metro quadrado fornecerá cerca de 50 a 55 litros de água quente por dia, mas não a água fervente. Informações mais precisas podem ser encontradas nos sites de empresas envolvidas na produção de coletores solares. Lá você pode obter informações sobre o custo dos produtos. Cada empresa comprova a supereficiência e o baixo custo de seus produtos. Um dispositivo de vácuo de 15 elementos custará cerca de 15 a 20 mil. rublos para potência de aquecimento de 1,3-1,5 kW e tanque de armazenamento de 80-100 litros.
As características interessantes de tais sistemas de coletores solares incluem a capacidade de testar a operacionalidade de cada bulbo a vácuo de forma independente, sem ferramentas especiais. É suficiente à noite, no estado inativo, para colocar a palma da mão na extremidade inferior do tubo. Se o elemento permanecer frio por um longo período de tempo e não houver placa semelhante à geada na área de vedação do balão, o dispositivo é considerado como funcionando.
A água quente do tanque pode ser fornecida por gravidade, mas na maioria das vezes é instalada uma bomba auxiliar de baixa potência, que permite encher rapidamente o tanque depois de consumir água quente. Em projetos mais sérios, o coletor solar é combinado com um acumulador de calor e um sistema eletrônico para monitorar e controlar a água quente e o aquecimento. O custo de tais sistemas não é inferior a 1000EUR. A garantia para sistemas com tubos de aquecimento, em regra, é de 5 a 25 anos, dependendo do nível de qualidade dos materiais utilizados no dispositivo.
Coletores de ar ↑
Quanto mais complexo o projeto, mais caro é o funcionamento e maior a probabilidade de quebras inesperadas. Nesse sentido, o design de coletores com transferência de calor de ar é o campeão em simplicidade e confiabilidade. De fato, um coletor de ar é um conjunto de dutos ou tubulações verticais com acabamento em preto fosco. O coletor usa o princípio de aceleração do ar aquecido em um tubo vertical.
As vantagens e vantagens de uma construção transportada pelo ar incluem:
- A mais alta confiabilidade e simplicidade do design;
- Pequeno peso do dispositivo, flexibilidade de instalação e facilidade de instalação;
- O consumo mínimo de energia para a operação do ventilador; em alguns casos, o ventilador pode desligar e o aquecimento é realizado por gravidade..
O design do coletor consiste em um grande número de tubos de alumínio de paredes finas com uma superfície fosca enegrecida. A bateria do tubo possui um duto de ar frio e exaustor de suprimento central; um ventilador centrífugo de resistência zero é instalado no frio. Se necessário, pode ser desligado e, nesse estado, praticamente não cria resistência ao fluxo de ar em movimento.
O dispositivo possui uma entrada de ar que permite ajustar a quantidade e a proporção de ar retirado do exterior e da sala aquecida.
Na produção de calor, os coletores de ar são praticamente inferiores aos sistemas planos, exigem arranjo vertical de tubos e máxima exposição ao sol. A energia é facilmente ajustada selecionando o número de tubos do trocador de calor. Frequentemente, os coletores solares de ar são indispensáveis no aquecimento e ventilação de uma variedade de locais de armazenamento, são usados para secar uma variedade de produtos vegetais e frutas.
