Calentador de agua solar: posibilidades de utilizar un geocolector y fabricar el dispositivo tú mismo. Hacer un calentador de agua solar usted mismo Calentador de agua con colector solar de bricolaje

Los buenos propietarios de casas privadas siempre están buscando oportunidades para ahorrar en costos de calentamiento de agua y calefacción. Esto se ha vuelto especialmente relevante últimamente, cuando los precios de los servicios públicos tienen una tendencia ascendente constante casi todos los trimestres. La propia naturaleza viene al rescate con su fuente inagotable de energía: la radiación solar. Al aplicar las leyes de la física en la práctica, los artesanos encuentran formas interesantes de ahorrar dinero desarrollando y ensamblando colectores solares, lo que probablemente cualquier propietario puede hacer por su cuenta; solo necesita aplicar un poco de esfuerzo y habilidad.

Un colector solar de bricolaje se puede fabricar de múltiples maneras y con una amplia variedad de materiales, a veces incluso con aquellos que simplemente "se encuentran debajo de los pies". Están construidos con latas de cerveza, botellas de plástico, mangueras o cosas viejas y comunes. tuberías, utilizando vidrio, paneles de policarbonato y otros materiales.

Algunos de los métodos para fabricar colectores se analizarán a continuación, pero primero vale la pena estudiar los diagramas de conexión; por regla general, son aproximadamente comunes para cualquier sistema solar de calentamiento de agua.

Esquemas de conexión de colectores solares de agua.

El funcionamiento eficaz de un sistema solar de calentamiento de agua depende no sólo del material del que está hecho el colector, sino también de su correcta instalación y conexión. Hay bastantes opciones para los diagramas de conexión, pero no debes buscar los más complejos, ya que puedes utilizar fácilmente los básicos, que son accesibles y comprensibles.

Opción “verano” de suministro de agua caliente desde un colector solar

Este sencillo diagrama de conexión de colectores solares es aplicable tanto para calentar agua como para necesidades domésticas. Si se necesita agua caliente en el exterior de un edificio de verano, el tanque correspondiente también se instala en el aire. En el caso de que el suministro de agua caliente se distribuya por toda la casa y el tanque de almacenamiento esté instalado allí.

Este esquema generalmente prevé la circulación natural del agua y, en este caso, el colector de batería se instala a 800 ÷ 1000 mm por debajo del nivel del tanque por donde fluirá el agua caliente; esto debe estar garantizado por la diferencia en la densidad del agua fría. y líquido calentado. Para conectar el colector al tanque se utilizan tuberías con un diámetro de al menos ¾ de pulgada. Para mantener el agua del depósito de almacenamiento caliente, a la que llegará gracias al calor del sol durante el día, las paredes deben estar adecuadamente aisladas, por ejemplo con lana mineral de 100 mm de espesor y polietileno (si no hay techo sobre el caldera). Pero aún es mejor proporcionar un refugio permanente para el contenedor, ya que si el aislamiento se moja con la lluvia, reducirá significativamente sus propiedades de aislamiento térmico.

La circulación natural no es muy buena para su uso en un sistema con colector solar, ya que crea una débil inercia en el movimiento del agua en el circuito. Y si la batería y el tanque están lo suficientemente lejos uno del otro, entonces el agua, después de pasar por este camino, se enfriará gradualmente. Por lo tanto, para aumentar la eficiencia, a menudo se instala un sistema de circulación. Esta opción es adecuada para calentar agua solo en la mitad cálida del año, y en invierno será necesario drenar el agua del sistema; de lo contrario, cuando se congele, explotará fácilmente. t t rublos

Esquema de conexión “invierno” para calentamiento solar de agua

Si planea utilizar el colector solar durante todo el año, para evitar que el agua de las tuberías se congele durante el frío extremo, se vierte en el circuito un anticongelante especial, es decir, un líquido no congelante. El esquema adquiere una forma completamente diferente: se instala una caldera de calefacción indirecta. En este caso, el anticongelante calentado en el colector solar pasará a través del serpentín intercambiador de calor de la caldera, calentando el agua del depósito.

Este sistema necesariamente incluye un "grupo de seguridad" - automático salida de aire, manómetro y válvula de seguridad diseñados para la presión requerida. Para el movimiento constante del refrigerante, se suele utilizar una bomba de circulación.

Opción de calefacción solar

Cuando se utiliza energía solar térmica para calentar una casa, también se utiliza una caldera de calefacción indirecta conectada al colector, así como para calentar adicionalmente el refrigerante, que funciona con combustible sólido o gas. En los días de otoño o primavera, cuando el sol puede calentar el refrigerante a la temperatura deseada, simplemente se puede apagar la caldera.

Si los inviernos en la región son muy fríos, entonces no se debe esperar una gran eficiencia del colector, ya que durante este período hay pocos días soleados y la estrella en sí está cerca del horizonte. Por lo tanto, simplemente es necesario un calentamiento adicional del refrigerante y del agua caliente. La única forma en que una batería solar le ayudará a ahorrar combustible es que la caldera no recibirá agua fría, sino algo calentada, lo que significa que necesitará quemar menos gas o leña para llevarla a la temperatura deseada.

También hay que saber que cuanto más grande sea el captador solar térmico, más energía podrá absorber. Por lo tanto, para que un sistema de este tipo genere suficiente calor para calentar una casa, el tamaño del área del colector debe aumentarse al 40-45% del área total de la casa.

Opción de suministro de agua caliente y calefacción desde colector solar.

Para utilizar un colector solar tanto para calefacción como para suministro de agua caliente, es necesario combinar en el sistema las dos opciones anteriores y utilizar una caldera de agua especial con un tanque adicional que tiene un serpentín por el que circula el refrigerante calentado por la batería solar. Debido a que el tanque interno es mucho más pequeño que el principal, el agua que contiene se calienta desde el serpentín mucho más rápido y transfiere calor al tanque general.

Además, la caldera debe estar conectada a una fuente de calefacción adicional; puede ser una caldera eléctrica o un generador de calor de combustible sólido.

La inestabilidad de temperatura creada por la batería solar puede contribuir al sobrecalentamiento del refrigerante o, por el contrario, a su enfriamiento demasiado rápido en los circuitos de calefacción y suministro de agua. Para evitar que esto suceda, todo el sistema debe controlarse automáticamente. Instalado en el cableado controlador temperatura, que puede redirigir los flujos de refrigerante, encender o apagar bombas de circulación o realizar otras operaciones de control.

En el diagrama presentado anteriormente, dicho controlador de temperatura se designa como regulador.

Entonces, en términos generales hay claridad con los esquemas de conexión (tuberías). Pero ahora tiene sentido considerar varias opciones para fabricar usted mismo colectores solares.

Precios de los colectores solares.

Colectores solares

Colector solar fabricado a partir de una manguera o tubo flexible.

Quienes tienen una casa privada con jardín o casa de campo, por supuesto, saben que el agua que queda en la red de luz temporal después de regar las camas se calienta rápidamente. Los artesanos utilizaron esta cualidad positiva de las mangueras o tubos flexibles para crear intercambiadores de calor solares a partir de ellos. Cabe señalar que un coleccionista de este tipo costará muchas veces menos que uno comprado en una tienda, pero para que el proceso de fabricación sea exitoso, se deben hacer algunos esfuerzos.

Un colector de este tipo puede constar de una o varias secciones en las que se colocan y fijan mangueras enrolladas firmemente en forma de "caracol" en espiral.

Este diseño se puede llamar el más simple, tanto en diseño como en instalación. Su principal desventaja es que prácticamente no se puede utilizar sin el uso de circulación forzada, ya que si los contornos de la tubería son demasiado largos, la resistencia hidráulica excederá la fuerza de presión creada por la diferencia de temperatura. Sin embargo, resolver el problema de la instalación de una bomba de circulación no es nada complicado. Y un sistema de este tipo instalado en una casa de campo será de gran ayuda y se amortizará rápidamente, incluidos los costos (muy insignificantes) de alimentar la bomba.

También se utilizan colectores similares para calentar el agua de las piscinas. Están conectados a un sistema de filtración, que necesariamente está equipado con una bomba. El agua, que circula por las tuberías colectoras, tiene tiempo de calentarse antes de entrar a la piscina.

En algunos casos Al crear todo el sistema, puede prescindir de instalar un tanque acumulativo. Esto es posible cuando se utiliza agua caliente sólo durante el día y en pequeñas cantidades. Por ejemplo, en un circuito de 150 m de tubería con un diámetro interior de 16 mm caben 30 litros de agua. Y si se recogen cinco o seis de estos "caracoles" de las tuberías en una sola batería, durante el día cada miembro de la familia podrá ducharse varias veces y todavía quedará mucha agua caliente para las necesidades del hogar.

Si alguien tiene dudas sobre la efectividad de dicho calentamiento de agua, le recomendamos ver un video que muestra cómo probar un colector de manguera:

Vídeo: eficiencia de un colector solar simple.

Materiales para la producción.

Para fabricar un colector de agua solar de este tipo, es necesario preparar algunos materiales. No es del todo imposible que algunos de ellos se encuentren en un granero o en un garaje.

• Una manguera de goma o un tubo flexible de plástico negro con un diámetro de 20 ÷ 25 mm es esencialmente el elemento principal del sistema en el que se producirá el intercambio de calor durante la circulación del agua. La cantidad de manguera dependerá del tamaño del panel solar: puede ser de 100 o 1000 metros. Es preferible el color negro de la manguera porque absorbe el calor más que todos los demás tonos.

Cabe señalar de inmediato que los tubos de metal y plástico no son particularmente adecuados para hacer un colector, incluso si están recubiertos con pintura negra. El hecho es que su plasticidad en este caso es insuficiente: se rompen cuando se doblan con un radio pequeño y, por lo tanto, incluso si no se viola la integridad de las paredes, la intensidad del flujo de agua disminuirá.

Las mangueras se venden en bobinas de 50, 100 o 200 metros. Si planeas fabricar una batería de gran volumen, tendrás que comprar varias bahías. Si planea utilizar, por ejemplo, 50 o 100 m de manguera en cada sección, entonces no debe comprar una bobina completa de 200 metros, es mejor comprar una manguera medida ya preparada. Esto ayudará a ahorrar tiempo durante la instalación.

La manguera se puede colocar no solo en forma de espiral redonda, sino también ovalada y también en forma de bobina.

Como buena alternativa, puede probar las modernas tuberías de polietileno reticulado PEX. Tienen buena plasticidad, pero no es difícil descubrir cómo darles un color negro si no está a la venta.

• Si la pendiente del techo en el que se instalará la batería del colector es pronunciada, entonces se fabrican cajas especiales para las espirales de las mangueras con barras, madera contrachapada o láminas de metal. Para ello, necesitará barras de 40×40 o 40×50 mm, madera contrachapada de 6 mm de espesor o una chapa de metal de 1,5 a 2 mm de espesor.

Los espacios en blanco del futuro módulo están tratados (madera) o con compuestos anticorrosivos (metal). Luego, a partir de ellos se ensambla una caja en una o más espirales.

Por cierto, como laterales de la caja se pueden utilizar marcos de ventanas viejos, sobre los que simplemente se monta la parte inferior.

• Para el pretratamiento de metal y madera, es necesario comprar compuestos antisépticos, anticorrosivos y de imprimación.
• Las mangueras (tuberías) experimentarán cargas considerables tanto por la masa del refrigerante como por los cambios de temperatura y presión interna. Por lo tanto, intentarán perturbar la instalación, deformarse y combarse, por lo que es necesario prever fijaciones especiales para mantenerlos en la posición inicialmente especificada.

Puede ser una tira de metal que se fija entre las tuberías con tornillos autorroscantes.

Otra opción es un paquete suelto con un cordón apretado o una abrazadera de plástico con una cruz o un travesaño. Pero aún así, este método de fijación es más adecuado para una tubería de plástico que para una manguera, ya que puede combarse en el cable cuando la goma se expande. Si se elige una manguera de goma reforzada para el colector, este método es bastante adecuado para la fijación.

Otra opción de fijación adecuada para una tubería de plástico o una manguera reforzada pueden ser los clavos con cabeza ancha. Se pueden introducir en el fondo de la caja (en este caso debe tener un espesor de al menos 10 mm) o en una especie de cruz hecha de bloque.

• También será necesario preparar elementos de conexión para mangueras o tuberías. Hay muchas variedades de este tipo de accesorios, pero es necesario elegir exactamente aquellos que están destinados. para el seleccionado para la producción recolector de materiales.

Además de dichos conectores, se necesitarán accesorios roscados para pasar de un tubo de plástico o caucho a uno de metal común. Esta conexión será necesaria si el colector consta de varios módulos.

Para saber cuántos elementos de conexión se necesitan, primero debe dibujar un diagrama esquemático del sistema que se está creando y calcular su número en él.

• Para combinar todos los módulos en una sola batería, dos coleccionista - corte tubo de metal. A través de uno de ellos, fijado en la parte inferior de la batería, fluirá agua fría hacia los intercambiadores de calor, y en el segundo, fijado en la parte superior, se recogerá el agua caliente.

La tubería superior se conectará al tanque de almacenamiento, es decir, irá al consumidor. Debe tener un diámetro de 40 ÷ 50 mm.

Instalación de la batería

Habiendo preparado todo lo necesario, puedes empezar a trabajar.

• Primero debe tratar todas las partes de madera de la futura estructura con un antiséptico.
• A continuación, si la parte inferior de los módulos es de chapa metálica, se debe recubrir con un compuesto anticorrosión. Por lo general, para ello se utiliza masilla destinada a cubrir los bajos de los automóviles.

• Después de que las composiciones se hayan secado sobre los elementos preparados, a partir de ellos se ensamblan módulos individuales o comunes.
• Luego se colocan mangueras en ellas, para lo cual se fijan los soportes.

• Para permitir que las tuberías pasen libremente a través de los lados de los módulos, se perforan agujeros para ellas, en las partes superior e inferior. En consecuencia, el tubo de entrada de agua fría se conduce al orificio inferior y la salida de agua caliente al orificio superior.
• Si se montan verticalmente varios módulos, o uno común, en el que también se colocan varios "caracoles" de tubería, uno encima del otro, entonces el extremo inferior de cada una de las espirales se conecta a la salida superior de la inferior, y de acuerdo con Según este principio secuencial, se cambia toda la “columna”. El extremo más bajo está conectado a un colector metálico común a través del cual fluirá agua fría. Todas las filas verticales adyacentes se montan de la misma manera: con una conexión común al colector de suministro.

• En consecuencia, los extremos superiores de las mangueras de la fila horizontal superior de módulos están conectados a un tubo colector metálico a través del cual se descarga agua caliente para consumo.
• El circuito colector en forma de espiral también se puede montar sobre una chapa metálica instalada no en el techo, sino cerca de la casa, en su lado sur o cerca de la piscina, si requiere calefacción. En este caso, la base metálica contribuirá a un calentamiento más rápido del agua y a la retención de calor en las tuberías, ya que tiene buena conductividad térmica y capacidad calorífica.

• Otra opción para un colector solar térmico puede ser colocar el circuito en el plano del techo en cajas especiales en largas filas paralelas a lo largo de todo el techo.

Precios de tuberías de polietileno reticulado.

Tuberías XLPE

Vídeo: un colector solar sencillo con una disposición de tuberías lineal

Potenciamos el efecto con botellas de plástico.

La figura muestra un colector solar hecho de mangueras (tubos), cuya eficiencia aumenta significativamente mediante el uso de botellas de plástico comunes. ¿Cuál es el "truco" aquí? Y hay varios de ellos a la vez:

• Las botellas actúan como una carcasa transparente y evitan que los flujos de aire eliminen el calor durante absolutamente innecesario intercambio de calor mutuo. Además, las propias cámaras de aire se convierten en una especie de acumuladores de calor. Existe un efecto invernadero, que se utiliza activamente en la tecnología agrícola.
• La superficie redondeada del frasco actúa como una lente, potenciando el efecto de la luz solar.
• Si la superficie inferior de la botella está revestida con material de lámina reflectante, puede lograr el efecto de enfocar los rayos en el área por donde pasa la tubería. La calefacción solo se beneficiará de esto.
• Otro factor importante. Una superficie de plástico transparente reducirá hasta cierto punto los efectos negativos y destructivos de los rayos ultravioleta, que ni al caucho ni al plástico "les gustan". Este circuito debería durar más.

Para fabricar un colector solar de este tipo necesitarás:

1 – Manguera de goma, tubos de metal negro o plástico – como intercambiador de calor.

2 – Botellas de plástico que servirán de carcasa alrededor de las tuberías del circuito.

3 - En las botellas, en su mitad, que quedará contigua a la base, se puede insertar papel de aluminio u otro material reflectante. La parte reflectante debe mirar en la dirección del sol.

4 – El soporte será bastante fácil de montar a partir de un bloque o tubo metálico.

5 - Tanque de almacenamiento de agua caliente, que debe estar conectado al punto de recogida - grifo, ducha, etc.

6 - Un recipiente para agua fría que se puede conectar al sistema de suministro de agua.

Instalación de colectores solares

El montaje de la opción que se muestra en el diagrama superior es el siguiente:

• Para empezar, se monta un soporte a partir de un tubo o barra de metal. Si está hecho de madera, debe recubrirse con una composición antiséptica, pero si es de metal, debe tratarse con un agente anticorrosión. Es necesario calcular la longitud para que se instale un número par de botellas entre los dos bastidores.
• En bastidores, a distancia A lo ancho de las botellas se fijan tiras horizontales sobre las que se puede realizar una fijación adicional para la bobina. Además, le darán rigidez adicional al marco.
• A continuación, se prepara la cantidad requerida de botellas de plástico: se les corta la parte inferior para que una botella, con el lado del cuello, encaje firmemente en el orificio resultante.

• Tome una manguera (tubería) de la longitud requerida, que será suficiente para la instalación. circuito de bobina sobre un soporte de marco ya hecho.

Retrocediendo 100 ÷ 150 mm desde el borde de la manguera, marque el lugar donde está unida. Luego, a través de este borde, se coloca en el tubo la cantidad requerida de botellas preparadas, que será suficiente para cubrir completamente el área hasta el estante opuesto. Las botellas se colocan una al lado de la otra, de modo que el cuello de la segunda encaje en el agujero cortado en el fondo de la anterior.

• Cuando la sección de tubería para colocar la sección superior de la bobina está completamente cubierta con una caja de botellas, su borde se fija en la parte superior del poste izquierdo del marco. Para la fijación, puede utilizar soportes de clip para tubos de plástico con un pestillo del tamaño deseado.

• Si es necesario, se ajusta la posición de las botellas de modo que la mitad de la lámina quede en la parte inferior, cerca del marco del colector.
• Luego se le da un giro suave al tubo y se vuelve a colocar en el clip.
• El siguiente paso es volver a colocar las botellas en la tubería y fijarla en el estante izquierdo. Este patrón continúa hasta que todo el marco esté lleno con la bobina colectora.
• Ahora solo queda "empaquetar" los accesorios a través de los cuales se conectará el colector resultante al suministro de agua fría y al tanque de almacenamiento de agua caliente.

Tal coleccionista, como puede verse, absolutamente no complicado en la fabricación, pero puede convertirse en un buen "ayudante" en una casa privada, asumiendo las funciones de calentar agua.

Por cierto, la energía solar se puede utilizar no sólo para calentar agua, sino también para suministrar aire caliente a las habitaciones. Por ejemplo, puede descubrir cómo hacerlo usted mismo siguiendo el enlace a una publicación especial en nuestro portal.

Vídeo: montaje de una planta de energía solar con sus propias manos.

¿Cómo puedes beneficiarte del calor? No es necesario simplemente esconderse en la sombra y escaparse al interior de la casa. La forma más barata y sencilla de extraer energía de los rayos del sol es instalar colectores solares de placa plana en el tejado de la casa o encima de la ducha de verano. Un dispositivo casero consta de tubos intercambiadores de calor, un colector, una caja donde se inserta el intercambiador de calor y está protegido por aislamiento térmico, y un tanque de almacenamiento de agua. El dispositivo funciona según un principio bastante simple: los rayos del sol atraviesan el cristal del colector, llegan a su fondo negro (alfombra de goma o superficie de madera pintada) y son absorbidos por esta negrura. A continuación, el fondo comienza a emitir rayos infrarrojos (energía térmica), que ya no pueden penetrar la atmósfera desde debajo del cristal. Desde abajo y desde los lados, la energía térmica se bloquea mediante una capa de aislamiento térmico colocada en una caja. Entonces resulta que el calor retenido no tiene dónde poner su energía excepto para transferirla al agua (refrigerante), que fluye a través de los tubos colocados en el colector. El agua caliente en los tubos colectores se expande y fluye por gravedad hacia el depósito, y en su lugar fluye agua fría. Así, la temperatura del agua en el depósito aumenta gradualmente. De hecho, el dispositivo de almacenamiento de calor solar más sencillo es un barril que cuelga sobre una ducha exterior. Pero no tiene un sistema de sustitución de agua fría y caliente, y desde allí el calor se evapora más rápido. Así, aquellos que hayan experimentado todos los placeres de un barril y el calor del sol pueden pasar al siguiente paso y empezar a construir su propia pequeña instalación solar.

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Ducha campestre con energía solar

La organización del suministro de agua siempre ha sido una de las preocupaciones más importantes para los propietarios de casas de veraneo. El suministro de agua fría, por regla general, no causa ninguna dificultad especial, pero calentarla se convierte en un verdadero problema. Algunas personas utilizan calderas para este fin, otras utilizan calderas y calentadores de agua. Pero todos estos métodos están asociados a un consumo energético inevitable y, por tanto, a costes adicionales. Mientras tanto, basta con equipar una ducha con energía solar y todos los problemas quedarán resueltos.

Una ducha de este tipo tiene muchas ventajas. Y, sobre todo, es la rentabilidad y la ausencia de costes adicionales. Después de todo, ¡la energía solar es absolutamente gratis! Además, un sistema de este tipo es completamente seguro y puede funcionar sin temor a cortocircuitos o sobrecalentamiento. No olvide los detalles de uso, porque para una ducha campestre común simplemente no tiene sentido comprar calentadores costosos.

Principio de operación

Esta ducha funciona de forma muy sencilla. Se suministra agua fría a la tubería de entrada del colector solar, se calienta en ella y se suministra al tanque acumulativo. El agua caliente del tanque se consumirá según sea necesario. Una válvula de flotador ubicada en el tanque regula el flujo de líquido hacia el tanque. El colector está situado en el lateral de la cabina de ducha (necesariamente en el lado soleado), el depósito está en el techo de la cabina de ducha. Esto asegura la circulación natural del fluido en el sistema.

Caracteristicas de diseño

El diseño clásico de una ducha de verano incluye:

• Batería solar;
• tanque de almacenamiento de agua;
• válvula de flotador para regular el suministro de agua al tanque;
• mangueras para suministro/descarga de agua, válvulas y tuberías.

Además, la ducha debe tener válvulas para drenar el agua en invierno.

Esta es la opción más sencilla. Pero si lo deseas, puedes hacer la instalación más avanzada añadiendo, por ejemplo, un relé térmico. Dicho relé controlará la temperatura del líquido en el sistema y regulará el suministro de agua fría al colector.

También es posible utilizar múltiples captadores, orientados según el movimiento diario del sol. Por ejemplo, gire un colector hacia el sureste y el otro hacia el suroeste. Entonces, el calentador oriental funcionará de manera más eficiente por la mañana, durante el día y el occidental por la noche. Y como resultado, la productividad de la instalación será mucho mayor. Además, puedes utilizar tanto coleccionistas comprados como caseros.

Autoproducción

Comprar una instalación de este tipo en una tienda especializada no es difícil. O puedes preparar tú mismo una ducha de verano. Pero en este caso hay que tener en cuenta varios matices. En primer lugar, todos los elementos del sistema deben estar aislados térmicamente para minimizar la pérdida de calor. En segundo lugar, es necesario asegurar la mínima resistencia hidráulica posible. Esto se puede hacer usando accesorios sin cambios repentinos en el diámetro del flujo.

La versión clásica de una ducha "solar" autoensamblada se ve así. En la parte superior del tanque de almacenamiento hay un conector para el suministro de agua no calentada. El grifo está equipado con una válvula de flotador cuya salida está provista de un tubo largo de plástico. El tubo llega hasta el fondo del tanque y es necesario para suministrar agua fría al fondo del tanque. De esta forma el agua caliente quedará arriba y no se mezclará con el agua fría.

Desde el fondo del recipiente, el líquido frío ingresa al tubo de entrada del colector. Al pasar por el colector, el agua se calienta y fluye hacia un accesorio especial ubicado en el segmento superior del tanque. El líquido calentado se extrae de las capas superiores mediante una toma de agua flotante. La entrada de agua está conectada a una tubería en el fondo del tanque, a la que está conectado el cabezal de ducha.

También puede montar la instalación siguiendo el principio de "desagüe en un termo". Funcionará de la siguiente manera. Cuando el colector solar calienta el agua a 40-60°C, el termostato se activa y el líquido calentado ingresa al tanque de almacenamiento termo. Cuando el termo esté lleno, el proceso de ingesta se detendrá. Al abrir el grifo de salida, comenzará a consumirse agua caliente del tanque, y su lugar lo ocupará inmediatamente el líquido ya calentado del colector. El volumen del termo de almacenamiento debe seleccionarse en función de las necesidades de agua caliente.

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Colector solar de bricolaje: 19 fotos de fabricación.

Colector solar casero fabricado con manguera de PVC, fabricado por ti mismo. Producción paso a paso de un colector solar de 2,3 kWh para calentar agua: 19 fotos.

Con la ayuda de un calentador solar casero, puede calentar agua de forma gratuita para las necesidades del hogar: para la ducha, el lavabo, el fregadero de la cocina.

El diseño del coleccionista es bastante simple y cualquiera puede hacerlo con sus propias manos.

Fabricación de un colector solar casero.

Para montar el coleccionista se necesitaron los siguientes materiales:

• Hoja OSB 2500 x 1250 mm – 1 ud.
• Viga 40 x 50 x 4500 mm – 2 uds.
• Policarbonato – 2100 x 1200 mm.
• Planchas de poliestireno expandido – espesor 20 mm – 3 uds.
• Aislamiento de lámina – 2 m.
• Chapa perforada – 2 m.
• Manguera de PVC – 25 m.
• Esmalte PF 115 – 1 l.
• Pintura negra en lata – 1 ud.
• Tornillos 35 mm – 100 uds.

Las barras han sido serradas.

Se realizó un corte en las barras debajo de la lámina de policarbonato.

Uní las barras de las esquinas formando una cerradura.

Para que la caja fuera hermética, cubrí las barras con silicona.

La caja base para el colector solar está lista.

En la caja se colocan láminas de poliestireno expandido y se pega una lámina aislante en la parte superior.

La manguera se sujetará con alambre; para ello se fijaron a la caja tiras de chapa perforada con orificios por donde se pasaba el alambre.

Se coloca una manguera de PVC y se fija con alambre en el fondo de la caja.

Los extremos de la manguera se sacan de la caja a través de orificios en las barras.

Para aumentar el área de absorción de energía solar, la superficie de la lámina se pinta con pintura en aerosol negra.

La caja se cierra con policarbonato y se monta sobre silicona.

El colector solar está conectado a un depósito con capacidad de 500 litros.

Se instaló una bomba de circulación para bombear agua a través del sistema.

El panel colector se instala hacia el lado soleado.

Eficiencia de un colector solar casero:

A las 17:00 se llenó un recipiente de agua de 500 litros y se encendió la bomba de circulación; la temperatura inicial del agua fue de +24 °C.

A las 18:00 la temperatura del agua en el tanque subió a +28°C.

Calculemos la potencia del colector solar usando la fórmula:

Capacidad calorífica específica del agua c = 4183 (J*kg*K).

Peso 0,5 pies cúbicos. m de agua m=500.

Temperatura t2 - t1 = 28 - 24 = 4 °C.

Q = 4183*500*4 = 8366000 (J) = 8366 (KJ).

1 (kJ) = 0,28 (Wh)

La potencia del colector casero fue de 2,342 kilovatios por hora.

Video interesante: colector solar casero de una manguera.

Vídeo colector solar para residencia de verano.

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¿Cómo hacer un calentador de agua solar para tu hogar con tus propias manos?

La fuente de energía alternativa son los colectores solares, que calientan el agua utilizando la luz solar. Se trata de un equipo caro, pero permite ahorrar hasta un 60% de electricidad no solo en verano sino también en invierno. Hay opciones sobre cómo hacer un calentador de agua solar con tus propias manos. Los sistemas solares de calentamiento de agua se utilizan en condiciones domésticas para proporcionar agua caliente sanitaria al hogar, calefacción, calentamiento del agua de la piscina, etc.

Calentadores de agua solares para el hogar.

El sistema de calentamiento solar de agua consta de:

• Coleccionista. Es un conjunto de tuberías de pequeño diámetro. Al atravesarlos, el agua tiene tiempo de calentarse con la luz del sol.
• Una bomba eléctrica que crea presión de agua en el sistema. Algunos modelos funcionan gracias a las fuerzas naturales de la gravedad.
• Sistema de tuberías.
• Tanque de almacenamiento de agua caliente. Es recomendable instalar cuando existe una alta probabilidad de cambios frecuentes en las condiciones climáticas. El tanque almacenará agua caliente para el día siguiente (nublado). No disponible en todos los modelos. Además, se puede instalar una resistencia eléctrica dentro del tanque de almacenamiento para calentar el agua a la temperatura deseada en días nublados. Incluso en este caso se observan importantes ahorros de energía.

Varias razones para comprar calentadores de agua instantáneos a gas >>>

Tipos de sistemas de calentamiento de agua:

1.Para suministro de agua:

• activo – el agua es suministrada por una bomba eléctrica;
• pasivo: suministrado de forma natural.

2.Estructura de contorno (para modificaciones activas):

• con circuito abierto por el que circula directamente el líquido utilizado para el suministro de agua caliente;
• con circuito cerrado (lleno de anticongelante, otro líquido que permite utilizar el calentador de agua a temperaturas bajo cero. Circula por el interior del serpentín calentando el líquido dentro del depósito de almacenamiento).

3.Método de calentamiento de agua:

• almacenamiento (el agua se calienta en un recipiente);
• flujo continuo (fluye a través de un sistema extendido de tuberías de intercambiadores de calor, calentándose con calor solar).

Calentador de agua de almacenamiento

Una característica distintiva es la presencia de un tanque de almacenamiento donde el agua se calienta mediante un intercambiador de calor, que se puede llenar con anticongelante, ya que esta sustancia no se congela a temperaturas bajo cero.

La sustancia circula constantemente por el sistema solar. El circuito exterior está construido lo suficientemente largo para que el líquido tenga tiempo de calentarse al pasar por él. La sustancia calentada ingresa al segundo circuito, ubicado dentro del tanque de almacenamiento, emite calor al agua y luego, enfriada, regresa. Con la ayuda de dicha circulación, el agua para los sistemas de calefacción y suministro de agua caliente se calienta constantemente.

El volumen del tanque varía dependiendo de las necesidades y requerimientos. También dentro del tanque puede haber un elemento calefactor eléctrico adicional o un segundo circuito de calefacción (del suministro de electricidad o gas). Diseñado para conexión auxiliar en los casos en que la luz solar no sea suficiente para calentar la casa o calentar el agua a la temperatura requerida.

Sistema de almacenamiento solar de bricolaje

Si tiene el equipo y los materiales necesarios, es muy posible que usted mismo fabrique un calentador de agua de almacenamiento. Como regla general, estos dispositivos se utilizan ampliamente en las casas de verano para organizar una ducha de verano. Con las modificaciones adecuadas, se pueden transformar al nivel de un sistema solar completo, proporcionando a la casa calefacción y suministro de agua caliente.

Materiales:

• un recipiente grande o uno un poco más pequeño. Lo principal es que el volumen total de líquido sea suficiente para satisfacer las necesidades;
• tubería de metal y plástico;
• válvulas de cierre;
• Estructura metálica para instalación del sistema.

Fabricación:

1. Se perfora un orificio en la parte inferior del recipiente estrictamente a lo largo del diámetro exterior de la tubería de metal y plástico (o cualquier otro).
2. El depósito está conectado a la tubería y el punto de conexión está sellado de forma fiable.
3. Se corta una abertura en la parte superior para llenar el tanque con agua.
4. Para controlar el llenado se puede instalar un sensor o un simple sistema de flotador.
5. Proporcione una salida para el aire desplazado por el agua durante el calentamiento.
6. Pinta los tanques de negro para calentar rápidamente el agua.
7. Haga un marco de metal para sujetar contenedores. A menudo, el dispositivo se coloca más alto, por ejemplo, en el tejado de un edificio.
8. Conduzca la tubería directamente al lugar de uso.

Este dispositivo se puede utilizar para una ducha de vuelo; en climas cálidos calentará rápidamente el agua a una temperatura agradable.

Calentadores de agua combinados: características del equipamiento >>>

Calentador de agua instantáneo

Se trata de un sistema solar, por cuyo interior circula agua en circuito abierto. Calentado por energía solar mientras pasa por un intercambiador de calor. Hay un circuito de cobre dentro del marco de aluminio. Está aislado térmicamente desde abajo y cubierto con material absorbente de luz desde arriba. Revestido con vidrio templado de alta transmitancia de luz.

La estructura se coloca en un ángulo de 35-45⁰ para una máxima absorción de energía luminosa. En invierno, en nuestras latitudes, se recomienda fijar la pendiente a 60⁰.

Puede equiparse con un depósito de almacenamiento en el que se almacena agua caliente. Esto será relevante cuando el tiempo se torne más nublado y se bloquee el acceso a la luz solar. Usted mismo puede construir un sistema solar de tipo flujo.

Cómo hacer tu propio colector solar de flujo continuo

Veamos varias opciones para fabricar su propio calentador de agua solar instantáneo.

Materiales:

• manguera de jardín de caucho;
• marco de madera;
• aislamiento;
• material absorbente de calor;
• vaso.

Instrucciones:

1. La bobina de manguera se enrolla en espiral y se fija en esta posición.
2. Se fabrica un marco de madera para la cantidad requerida de dichos intercambiadores de calor.
3. El fondo está cubierto con aislamiento (espuma, lana mineral).
4. La parte superior está cubierta con un material oscuro; debe ser mate, ya que el brillo o el espejo reflejarán los rayos del sol.
5. Las bobinas de manguera se colocan sobre una superficie oscura y se aseguran. También es recomendable pintarlos de negro.
6. Se perforan agujeros en el interior del marco según el diámetro de las mangueras para entradas/salidas de agua fría/caliente.
7. El vidrio se coloca encima de la base de madera y se fija con sellador.
8. El sistema está conectado al suministro de agua.

Además, en lugar de una manguera de goma, se puede utilizar un circuito de tubos de cobre, un radiador de equipo de refrigeración, etc. El principio de diseño sigue siendo el mismo.

Calentador de agua para piscina

Se puede utilizar un sistema de calentamiento de agua solar para calentar el agua de una piscina. A pesar de que suele estar al aire libre, el agua que contiene se calienta a una temperatura agradable sólo en días especialmente calurosos. El resto del tiempo, un colector solar conectado al sistema de suministro de agua de la piscina ayudará a calentar la piscina. Esta opción también es adecuada para calentar instalaciones de piscina cubiertas.

La instalación solar se puede montar en producción o manualmente. Además, se puede utilizar en invierno cuando hace buen tiempo.

El diagrama de montaje de un calentador de agua para piscina es el mismo que el anterior. La diferencia son los tamaños más grandes. Para instalar el dispositivo, se recomienda preparar un área especial revestida con losas u hormigón. Dará mayor estabilidad a la gran estructura.

En este artículo hablaremos sobre un invento de la humanidad como un calentador de agua solar, lo haremos con nuestras propias manos y aprenderemos a usarlo. Pero primero, hablemos de por qué este dispositivo es relevante en nuestro tiempo.

A muchos propietarios de casas de campo y de casas rurales les gustaría tener algo más que una simple ducha con agua caliente. En general, es imposible imaginar la vida humana sin comodidades como el agua caliente. Afortunados son aquellos que tienen un gasoducto ubicado cerca de su casa y tienen la oportunidad de suministrar gas a su hogar, así como aquellos cuya casa está conectada a un suministro central de agua caliente.

¿Pero qué pasa si vives en un pueblo y no tienes gas ni calefacción central? ¿Ayudaría un barril primitivo en el techo de una cabina de ducha en el patio? Por supuesto, en las grandes aldeas se están construyendo salas de calderas. Pero esto no siempre es beneficioso para el hombre común. El combustible que consume es bastante caro. En consecuencia, el pago del agua caliente no será barato.

En la vida moderna no hay callejones sin salida, siempre hay una salida. Puedes tener agua caliente no sólo en el caluroso verano. El otoño nublado y la primavera fresca también desprenderán su calor a los calentadores solares. Y no tiene por qué incurrir en costes adicionales por ello. Después de leer las instrucciones paso a paso sobre cómo hacer un calentador de agua solar con sus propias manos y comprar los materiales necesarios, podrá fabricar este dispositivo fácilmente.

Tipos de calentadores

Para empezar, averigüemos qué tipos de calentadores de agua existen, lo que le ayudará a comprender de qué depende su eficiencia.

Los sistemas para calentar agua mediante el sol se dividen globalmente en dos tipos: almacenamiento y flujo continuo. Pero, si lo miramos con más detalle, podemos notar:

• Calentadores de agua estacionarios. En este sistema, se produce una reposición de agua cíclica (periódica).
• Un calentador solar que La circulación del agua se produce de forma natural.. Los rayos del sol atraviesan el colector. El sol desprende su calor vivificante. La energía térmica calienta el agua.
  Hay un llamado efecto termosifón. El agua fría es expulsada por el agua caliente y se mueve naturalmente hacia el lugar de calefacción. En este diseño no se requiere ninguna bomba.
• Calentador solar, cuyo diseño. bomba conectada. Debido al funcionamiento de la bomba, la circulación del agua en este sistema es forzada.

Dependiendo de la situación y de los materiales disponibles, se puede fabricar un calentador de agua solar del diseño deseado.

Principio de diseño y funcionamiento.

Un calentador de agua solar que utiliza el principio del "efecto invernadero" es un diseño completamente simple. Una cámara frontal, dos colectores, un tanque de almacenamiento: ese es todo el circuito de calefacción. Algunos elementos de calentadores solares se compran en tiendas especializadas, pero se pueden encontrar entre chatarra.

El dispositivo de almacenamiento suele ser un barril de acero con un volumen de 200 litros. El aislamiento térmico del barril ayudará a mantener el agua caliente durante mucho tiempo. Por tanto, coloque el barril en una caja de madera, y es necesario colocar material termoaislante en los espacios vacíos que quedan a los lados.

Instrucciones paso a paso para crear un calentador de agua.

Entonces, es hora de describir paso a paso cómo hacer un calentador de agua solar con tus propias manos:

1. Primero necesitas perforar un agujero en la parte inferior.
2. A continuación, instale el tubo de salida.
3. En este tubo se debe atornillar una válvula de cierre. Además, puede montar un cabezal de ducha.
4. A continuación, debes hacer un agujero en la parte superior del tanque.
5. Calcula y haz una tapa a medida, que puede ser de cualquier diseño, lo principal es que no entren residuos al agua.
6. El exterior del tanque está pintado con pintura oscura para que el calor permanezca más tiempo en el interior.
7. A continuación, el tanque debe conectarse a un suministro de agua para suministrar agua fría, lo que puede requerir agujeros adicionales en el tanque. También debe haber una tubería que salga del tanque y devuelva el agua calentada. Debería haber estreñimiento en todas partes.

El principio de funcionamiento de un calentador de agua de este tipo es simple: abra la válvula, llene el tanque y luego cierre la válvula.

Hacer un coleccionista con tus propias manos.

El colector es un radiador tubular, que se ensambla a partir de tubos de acero. Para crear un dispositivo de este tipo necesitará los siguientes materiales:

• Sellador;
• Hojas de cobre;
• Tubo de cobre o acero;
• Tuberías grandes;
• Aislamiento en rollos;
• Vidrio (la ventana servirá);
• Esquina;
• Tacos, tornillos, herrajes, tacos;
• Pintura oscura y blanca.

Por lo general, está encerrado en una caja de madera y por un lado esta caja está hecha de vidrio. En su parte inferior se coloca aislamiento térmico y en la parte superior se fija una chapa galvanizada. Éste y los tubos colectores están pintados de negro, pero los lados exteriores, por el contrario, deben pintarse de blanco, lo que evitará la pérdida de calor (radiación de calor).

Diagrama de calentador de agua solar de bricolaje para piscina y hogar.

Es aconsejable colocar el colector para calentar agua en el techo de un granero o casa, preferiblemente en el lado sur. El ángulo recomendado es de 30 a 40 grados con respecto al horizonte. En esta instalación la energía térmica “captada” se almacena durante bastante tiempo (acumulada).

Creando una cámara frontal

La cámara delantera sirve para crear un exceso de presión en el sistema hidráulico (dentro de 80-100 cm de columna de agua). Se elabora a partir de un recipiente adecuado, por ejemplo, de una lata de leche (40 litros). El dispositivo de alimentación permite que la cámara frontal funcione en modo automático. En este caso, ha encontrado su aplicación una válvula de flotador común y corriente, que se usa ampliamente en tanques de descarga.

Instale la cámara frontal de modo que el nivel del agua en el tanque de almacenamiento sea entre 0,8 y 1 m menor que en él. Antes de instalar una precámara y un tanque de almacenamiento en el ático, asegúrese de que los techos sean resistentes, porque la cantidad de agua que se puede acumular es bastante grande.

Este sistema de calentador de agua solar es bastante eficiente y la eficiencia es muy alta.

Instrucciones en vídeo

El nivel de desarrollo de las tecnologías y materiales modernos es tan alto que no utilizar la energía solar es económicamente irrazonable y criminal en relación con el medio ambiente. Lamentablemente, adquirir instalaciones industriales para generar electricidad y calor es irracional debido a su elevado coste. Sin embargo, hay una salida: haga usted mismo un colector solar productivo con materiales que pueda encontrar en la ferretería más cercana.

Finalidad de un colector solar, sus ventajas y desventajas.

Un calentador de agua solar (colector solar líquido) es un dispositivo que utiliza energía solar para calentar el refrigerante. Se utiliza para calentar locales, organizar el suministro de agua caliente, calentar agua en piscinas, etc.

El colector solar proporcionará agua caliente y calor a la casa.

El requisito previo para utilizar un calentador de agua ecológico es el hecho de que la radiación solar llega a la Tierra durante todo el año, aunque difiere en intensidad en invierno y verano. Así, en latitudes medias, la cantidad diaria de energía en la estación fría alcanza de 1 a 3 kW*h por 1 m2, mientras que en el período de marzo a octubre este valor varía de 4 a 8 kW*h/m2. Si hablamos de las regiones del sur, entonces las cifras se pueden aumentar con seguridad entre un 20% y un 40%.

Como puede ver, la eficiencia de la instalación depende de la región, pero incluso en el norte de nuestro país, un colector solar cubrirá la necesidad de agua caliente; lo principal es que hay menos nubes en el cielo. Si hablamos de la zona media y las regiones del sur, entonces una instalación solar puede sustituir una caldera y cubrir las necesidades de refrigerante del sistema de calefacción en invierno. Por supuesto, estamos hablando de calentadores de agua productivos de varias decenas de metros cuadrados.

Una batería solar te ayudará a ahorrar dinero en tu presupuesto familiar. El siguiente material le ayudará a hacerlo usted mismo:

Tabla: distribución de energía solar por región

Los colectores solares construidos en casa no se pueden comparar con los dispositivos fabricados en fábrica, pero una instalación solar casera reducirá el costo de calentar agua para fines domésticos y ahorrará electricidad cuando se conecte a una lavadora y un lavavajillas.

Ventajas de los calentadores de agua solares:

• diseño relativamente simple;
• alta fiabilidad;
• funcionamiento eficiente independientemente de la época del año;
• larga vida útil;
• posibilidad de ahorrar gas y electricidad;
• no se requiere permiso para instalar equipos;
• peso pequeño;
• facilidad de instalación;
• completa autonomía.

En cuanto a los aspectos negativos, ninguna instalación de producción de energía alternativa puede prescindir de ellos. En nuestro caso, las desventajas incluyen:

• alto costo del equipo de fábrica;
• dependencia de la eficiencia del colector solar de la estación y la latitud;
• exposición al granizo;
• costos adicionales por instalar un tanque de almacenamiento de calor;
• dependencia de la eficiencia energética del dispositivo de la nubosidad.

Al considerar los pros y los contras de los calentadores de agua solares, no debemos olvidarnos del aspecto medioambiental del problema: estas instalaciones son seguras para los humanos y no dañan nuestro planeta.

Un colector solar de fábrica se asemeja a un set de construcción con el que se puede montar rápidamente una instalación del rendimiento requerido

Tipos de calentadores de agua solares: elección de un diseño para la autoproducción

Dependiendo de la temperatura desarrollada por los calentadores solares, existen:

• dispositivos de baja temperatura, diseñados para calentar líquidos hasta 50 °C;
• colectores solares de temperatura media: aumentar la temperatura del agua de salida a 80 °C;
• Instalaciones de alta temperatura: calentar el refrigerante hasta el punto de ebullición.

En casa, puedes construir un calentador de agua solar del primer o segundo tipo. Para fabricar un colector de alta temperatura, necesitará equipos industriales, nuevas tecnologías y materiales costosos.

Por diseño, todos los colectores solares líquidos se dividen en tres tipos:

• calentadores de agua planos;
• dispositivos de termosifón al vacío;
• concentradores solares.

Un colector solar plano es una caja baja con aislamiento térmico. En el interior se instalan una placa absorbente de luz y un circuito tubular. El panel absorbente (absorbente) tiene una mayor conductividad térmica. Gracias a esto, es posible lograr la máxima transferencia de energía al refrigerante que circula a través del circuito del calentador de agua. La simplicidad y eficiencia de las instalaciones planas se refleja en numerosos diseños desarrollados por artesanos populares.

En el interior del colector solar plano se encuentra una placa absorbente de luz y un circuito tubular.

El principio de funcionamiento de los calentadores solares de agua al vacío se basa en el efecto termo. El diseño se basa en decenas de matraces de vidrio dobles. El tubo exterior está hecho de vidrio templado resistente a impactos que resiste el granizo y el viento. El tubo interior tiene un revestimiento especial para aumentar la capacidad de absorción de luz. Se ha evacuado el aire del espacio entre los elementos del matraz, lo que evita pérdidas de calor. En el centro de la estructura hay un circuito térmico de cobre lleno de refrigerante de bajo punto de ebullición (freón): este es el calentador del colector solar de vacío. Durante el proceso, el fluido del proceso se evapora y transfiere energía térmica al fluido de trabajo del circuito principal. A menudo se utiliza anticongelante para este propósito. Este diseño garantiza el funcionamiento del sistema a temperaturas de hasta -50 °C. Es difícil construir una instalación de este tipo en casa, por lo que solo existen unas pocas estructuras caseras de tipo vacío.

El diseño del colector solar de vacío se basa en muchos matraces de vidrio dobles.

El concentrador solar se basa en un espejo esférico capaz de enfocar la radiación solar en un punto. El líquido se calienta en un circuito metálico en espiral, que se coloca en el punto focal de la instalación. La ventaja de los concentradores solares es su capacidad de desarrollar altas temperaturas, pero la necesidad de un sistema de seguimiento solar reduce su popularidad entre los aficionados al bricolaje.

Construir un concentrador solar productivo en casa no es tarea fácil

Para uso doméstico, los calentadores solares de panel plano construidos con materiales de aislamiento térmico, vidrio de alta transmitancia y absorbentes de cobre son las mejores opciones.

Diseño y principio de funcionamiento de un colector solar plano.

Un calentador de agua solar casero consta de un marco plano de madera (caja) con una pared trasera en blanco. El elemento principal del dispositivo, el absorbente, se encuentra en la parte inferior. La mayoría de las veces está hecho de una hoja de metal unida a un colector tubular. La eficiencia de la transferencia de energía depende del contacto de la placa absorbente con los tubos del intercambiador de calor, por lo que estas piezas se sueldan o sueldan con una costura continua.

El circuito de líquido en sí es una serie de tubos instalados verticalmente. En las partes superior e inferior están conectados a tubos horizontales de mayor diámetro, que están destinados al suministro y extracción de refrigerante. Las aberturas de entrada y salida del líquido están ubicadas en diagonal; de esta manera, se garantiza la eliminación completa del calor de los elementos del intercambiador de calor. Como refrigerante se utiliza anticongelante para sistemas de calefacción u otras soluciones anticongelantes.

El absorbente se cubre con pintura absorbente de luz, se coloca vidrio encima y la caja se protege con una capa de aislamiento térmico. Para simplificar la tarea, el área de acristalamiento se divide en partes y, para aumentar la productividad, se utilizan ventanas de doble acristalamiento. El diseño cerrado crea el efecto de un termo en el colector solar y al mismo tiempo evita la pérdida de calor debido al viento, la lluvia y otros factores externos.

Un calentador de agua solar funciona así:

1. El líquido no congelante calentado en el colector solar sube a través de los tubos y a través del ramal de extracción de refrigerante ingresa al tanque de almacenamiento de calor.
2. Al pasar a través de un intercambiador de calor instalado dentro del tanque de almacenamiento, el anticongelante transfiere calor al agua.
3. El fluido de trabajo enfriado ingresa a la parte inferior del circuito del calentador de agua solar.
4. El agua calentada en el tanque sube y se toma para el suministro de agua caliente. La reposición de líquido en el tanque de almacenamiento de calor se produce gracias al suministro de agua conectado a la parte inferior. Si el colector solar funciona como calentador para el sistema de calefacción, se utiliza una bomba de circulación para hacer circular el agua en un circuito secundario cerrado.

El movimiento constante del refrigerante y la presencia de un acumulador térmico permite acumular energía mientras brilla el sol y consumirla gradualmente incluso cuando el sol desaparece más allá del horizonte.

El diagrama de conexión del colector solar al tanque de almacenamiento no es tan complicado.

Opciones de instalación solar de bricolaje

La peculiaridad de los calentadores de agua solares de construcción propia es que casi todos los dispositivos tienen el mismo diseño de caja con aislamiento térmico. A menudo, el marco se ensambla a partir de madera y se cubre con lana mineral y una película reflectante del calor. En cuanto al absorbente, para su producción se utilizan tubos de metal y plástico, así como unidades prefabricadas a partir de electrodomésticos innecesarios.

De una manguera de jardín

Una manguera de jardín doblada como un caracol o una tubería de agua de PVC tiene una gran superficie, lo que permite utilizar dicho circuito como calentador de agua para las necesidades de calefacción de una ducha de verano, una cocina o una piscina. Por supuesto, para estos fines es mejor tomar materiales negros y asegurarse de utilizar un recipiente de almacenamiento; de lo contrario, el absorbente se sobrecalentará durante el pico de calor del verano.

Un colector plano hecho con una manguera de jardín es la forma más sencilla de calentar el agua de la piscina

De un viejo condensador de frigorífico.

El intercambiador de calor externo de un frigorífico o congelador usado es un absorbente de colector solar ya preparado. Ya sólo queda equiparlo con una lámina absorbente de calor e instalarlo en la carcasa. Por supuesto, el rendimiento de dicho sistema será pequeño, pero en la estación cálida, un calentador de agua hecho con piezas de equipos de refrigeración cubrirá las necesidades de agua caliente de una pequeña casa de campo o cabaña.

El intercambiador de calor de un frigorífico viejo es un absorbente casi confeccionado para un pequeño calentador solar.

De un radiador plano de un sistema de calefacción.

Hacer un colector solar a partir de un radiador de acero ni siquiera requiere la instalación de una placa absorbente. Basta con cubrir el dispositivo con pintura negra resistente al calor y montarlo en una carcasa sellada. La productividad de una instalación es más que suficiente para un sistema de suministro de agua caliente. Si fabrica varios calentadores de agua, puede ahorrar en calentar su casa en un clima frío y soleado. Por cierto, una instalación solar montada a partir de radiadores calentará cuartos de servicio, un garaje o un invernadero.

Un radiador de calefacción de acero servirá como base para construir un calentador de agua ecológico.

Fabricado con tubos de polipropileno o polietileno.

Las tuberías de metal-plástico, polietileno y polipropileno, así como los accesorios y dispositivos para su instalación, permiten construir circuitos de sistemas solares de cualquier tamaño y configuración. Este tipo de instalaciones tienen buen rendimiento y se utilizan para calentar habitaciones y obtener agua caliente para las necesidades del hogar (cocina, baño, etc.).

La ventaja de un colector solar fabricado con tubos de plástico es su bajo coste y su facilidad de instalación.

De tubos de cobre

Los absorbentes fabricados con placas y tubos de cobre tienen la mayor transferencia de calor, por lo que se utilizan con éxito para calentar el refrigerante de sistemas de calefacción y en el suministro de agua caliente. Las desventajas de los colectores de cobre incluyen los altos costos de mano de obra y el costo de los materiales.

El uso de tubos y placas de cobre para la fabricación del absorbente garantiza un alto rendimiento de la instalación solar

Metodología para el cálculo de un colector solar.

El cálculo del rendimiento de un colector solar se basa en el hecho de que 1 m2 de instalación en un día despejado representa de 800 a 1 mil W de energía térmica. La pérdida de este calor en la parte trasera y paredes de la estructura se calcula en función del coeficiente de aislamiento térmico del aislamiento utilizado. Si se utiliza espuma de poliestireno, entonces su coeficiente de pérdida de calor es 0,05 W/m × °C. Con un espesor de material de 10 cm y una diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la estructura de 50 °C, la pérdida de energía térmica es 0,05/0,1 × 50 = 25 W. Teniendo en cuenta las paredes laterales y las tuberías, este valor se duplica. Por lo tanto, la cantidad total de energía saliente será de 50 W por 1 m2 de superficie del calentador solar.

Para calentar 1 litro de agua en un grado se necesitarán 1,16 W de energía térmica, por lo tanto, para nuestro modelo de colector solar con una superficie de 1 m2 y una diferencia de temperatura de 50 °C, será posible obtener un coeficiente de rendimiento condicional de 800/1,16 = 689,65/kg × °C. Este valor muestra que una instalación con una superficie de 1 m2 calentará 20 litros de agua a 35 °C en una hora.

El rendimiento requerido de un calentador de agua solar se calcula mediante la fórmula W = Q × V × δT, donde Q es la capacidad calorífica del agua (1,16 W/kg × °C); V - volumen, l; δT es la diferencia de temperatura a la entrada y salida de la instalación.

Las estadísticas dicen que un adulto necesita 50 litros de agua caliente al día. En promedio, para el suministro de agua caliente es suficiente aumentar la temperatura del agua en 40 °C, lo que, calculado según esta fórmula, requiere un consumo de energía W = 1,16 × 50 × 40 = 2,3 kW. Para conocer el área del colector solar, este valor debe dividirse por la cantidad de energía solar por 1 metro cuadrado de superficie en una latitud determinada.

Cálculo de los parámetros necesarios de la instalación solar.

Hacer un calentador de agua solar con absorbente de cobre

El colector solar propuesto para la producción calienta agua a una temperatura superior a 90 °C en un día soleado de invierno y a 40 °C en tiempo nublado. Esto es suficiente para proporcionar agua caliente a la casa. Si desea calentar su hogar con energía solar, necesitará varias instalaciones de este tipo.

Materiales y herramientas necesarios.

Para hacer un calentador de agua necesitarás:

• lámina de cobre con un espesor mínimo de 0,2 mm, dimensiones 0,98×2 m;
• tubo de cobre Ø10 mm, longitud 20 m;
• tubo de cobre Ø22 mm, longitud 2,5 m;
• hilo 3/4˝ - 2 piezas;
• enchufe 3/4˝ - 2 piezas;
• soldadura blanda SANHA o POS-40 - 0,5 kg;
• flujo;
• productos químicos para ennegrecer el absorbente;
• Tablero OSB de 10 mm de espesor;
• esquinas de muebles - 32 piezas;
• lana de basalto de 50 mm de espesor;
• lámina de aislamiento termorreflectante de 20 mm de espesor;
• listón 20x30 - 10m;
• sello de puerta o ventana - 6 m;
• vidrio de ventana de 4 mm de espesor o doble acristalamiento de 0,98x2,01 m;
• tornillos autorroscantes;
• teñir.

Además, prepare las siguientes herramientas:

• taladro eléctrico;
• juego de taladros para metal;
• “corona” o cortador para carpintería Ø20 mm;
• Cortatubos;
• quemador de gas;
• respirador;
• Cepillo de pintura;
• un juego de destornilladores o destornillador;
• sierra de calar eléctrica.

Para probar el circuito también necesitarás un compresor y un manómetro diseñado para presiones de hasta 10 atmósferas.

Para soldadura blanda es adecuado un simple soplete de gas.

Instrucciones para el avance del trabajo.

1. Con un cortatubos, el tubo de cobre se corta en pedazos. Recibirás 2 piezas de Ø22 mm de 1,25 m de largo y 10 elementos de Ø10 mm de 2 m de largo.
2. En tubos gruesos, hacer una hendidura desde el borde de 150 mm y realizar 10 perforaciones de Ø10 mm cada 100 mm.
3. Se insertan tubos delgados en los orificios resultantes de modo que sobresalgan hacia adentro no más de 1 a 2 mm. De lo contrario, aparecerá una resistencia hidráulica excesiva en el radiador.
4. Con la ayuda de un quemador de gas, una pistola de aire caliente y soldadura, todas las partes del radiador se conectan entre sí.

   

   El circuito del colector solar funciona bajo presión, por lo que se presta especial atención a la estanqueidad de las conexiones.

   Para ensamblar el radiador, puede usar accesorios especiales, pero en este caso el costo del sistema solar aumentará significativamente. Además, las conexiones plegables no garantizan la estanqueidad de la estructura bajo cargas termodinámicas variables.

5. Los tapones y las roscas se sueldan en pares a lo largo de las diagonales del radiador a los tubos de 3/4˝.
6. Después de cerrar la rosca de salida con un tapón, atornille el accesorio en la entrada del colector ensamblado y conecte el compresor.

   

   El compresor se conecta mediante un racor.

7. Coloque el radiador en un recipiente con agua y use un compresor para bombear una presión de 7 a 8 atm. Las burbujas que suben en las uniones indican la estanqueidad de las uniones soldadas.
   

   Si no puede encontrar un recipiente adecuado para comprobar el recolector, puede montarlo usted mismo. Para ello, con los materiales disponibles (cortes de madera, ladrillos, etc.) se construye una caja o una simple barrera y se cubre con film plástico.

8. Después de comprobar la estanqueidad, el radiador se seca y desengrasa. Luego comienzan a soldar la lámina de cobre. La lámina absorbente debe soldarse a los tubos mediante una costura continua a lo largo de toda la longitud de cada elemento del circuito de cobre.

   

   La lámina absorbente se suelda mediante una costura continua.

9. Dado que el absorbente del colector solar está hecho de cobre, se puede utilizar un ennegrecimiento químico en lugar de pintar. Esto permitirá obtener un recubrimiento selectivo real en la superficie, similar al que se produce en la fábrica. Para hacer esto, vierta una solución química calentada en un recipiente para verificar la estanqueidad y coloque el absorbente boca abajo. Durante la reacción, la temperatura de los reactivos se mantiene de cualquier forma disponible (por ejemplo, bombeando constantemente la solución a través de un recipiente con caldera).

   

   El ennegrecimiento del cobre es una de las etapas más críticas en la fabricación de un absorbente.

   Como líquido para el ennegrecimiento químico, se puede utilizar una solución de hidróxido de sodio (60 g) y persulfato de potasio o persulfato de amonio (16 g) en agua (1 l). Recuerde que estas sustancias representan un peligro para los humanos y el propio proceso de oxidación del cobre está asociado con la liberación de gases nocivos. Por lo tanto, es necesario utilizar equipo de protección: un respirador, gafas protectoras y guantes de goma, y ​​el trabajo en sí se realiza mejor al aire libre o en una habitación bien ventilada.

10. Se cortan piezas de la hoja OSB para ensamblar el cuerpo del colector solar: paneles inferiores de 1x2 m, lados de 0,16x2 m, superiores de 0,18x1 my inferiores de 0,17x1 m, así como 2 tabiques de soporte de 0,13x0,98 m.
11. Se corta un riel de 20x30 mm en pedazos: 1,94 m - 4 piezas. y 0,98 m - 2 uds.
12. En las paredes laterales se realizan orificios de Ø20 mm para los tubos de entrada y salida, y en la parte inferior del colector se realizan 3-4 perforaciones de Ø8 mm para microventilación.

    

    Los agujeros son necesarios para la microventilación.

13. Se realizan recortes en las particiones para los tubos absorbentes.
14. Se ensambla un marco de soporte a partir de listones de 20x30 mm.
15. Con la ayuda de esquinas de muebles y tornillos autorroscantes, el marco se cubre con paneles OSB. En este caso, las paredes laterales deben descansar en la parte inferior; esto evitará que la carrocería se hunda. El panel inferior se baja 10 mm del resto para cubrirlo con vidrio. Esto evitará que la precipitación entre en el marco.
16. Instalar particiones internas.

    

    Al ensamblar la carrocería, asegúrese de utilizar una escuadra de construcción, de lo contrario la estructura puede quedar torcida.

17. La parte inferior y los lados de la carrocería están aislados con lana mineral y cubiertos con material enrollado que refleja el calor.

    

    Es mejor utilizar lana mineral con impregnación repelente a la humedad.

18. El absorbente se coloca en el espacio preparado. Para ello se desmonta uno de los paneles laterales y luego se coloca en su lugar.

    

    Diagrama del “pastel” interno del colector solar

19. A una distancia de 1 cm del borde superior de la caja, se reviste el perímetro interior de la estructura con un listón de madera de 20x30 mm de modo que su lado ancho toque las paredes.
20. Se pega una goma selladora alrededor del perímetro.

    

    Para mayor estanqueidad, utilice un sello de ventana normal.

21. Se coloca vidrio o una unidad de vidrio, cuyo contorno también se cubre con un sello de ventana.
22. Presione la estructura con una esquina de aluminio, en la que están pretaladrados los orificios para tornillos autorroscantes. En esta etapa, el conjunto del colector se considera completo.

    

    Una vez montado, el espesor del colector solar es de unos 17 cm.

Para evitar la entrada de humedad y la fuga de calor, en todas las etapas, las juntas y los lugares de unión de las piezas se tratan con sellador de silicona. Para proteger la estructura de la precipitación, la madera se recubre con un compuesto especial y se pinta con esmalte.

Características de instalación y funcionamiento de colectores de calentamiento de líquidos.

Para colocar el colector solar, elija un lugar espacioso y que no tenga sombra durante todo el día. El soporte de montaje o bastidor auxiliar está hecho de listones de madera o metal para que la inclinación del calentador de agua se ajuste dentro del rango de 45 a 60 grados desde el eje vertical.

Diagrama de conexión de un calentador solar en un sistema con movimiento forzado de refrigerante.

Para reducir las pérdidas de calor, el depósito de almacenamiento se sitúa lo más cerca posible de la instalación. Dependiendo de las condiciones, se organiza la circulación natural o forzada del refrigerante. En este último caso se utiliza un controlador con un sensor de temperatura integrado en el tubo de salida. El bombeo del fluido de trabajo a través del circuito se activará cuando su temperatura alcance el valor programado.

Un sistema que funciona estacionalmente se carga con agua, mientras que el uso de un calentador de agua solar durante todo el año requiere el uso de un líquido anticongelante. La opción ideal es un anticongelante especial para sistemas solares, pero para ahorrar dinero también se utilizan líquidos destinados a radiadores de automóviles o sistemas de calefacción domésticos.

Vídeo: calentador de agua solar de bricolaje

Construir un colector solar no es sólo una actividad interesante y apasionante. Un calentador de agua solar le ahorrará el presupuesto familiar y será una prueba de que es posible proteger el medio ambiente no sólo con palabras, sino también con hechos reales.

Gracias a mis variadas aficiones escribo sobre diversos temas, pero mis favoritos son la ingeniería, la tecnología y la construcción. Quizás porque conozco muchos matices en estas áreas, no solo teóricamente, como resultado de mis estudios en una universidad técnica y escuela de posgrado, sino también desde el punto de vista práctico, ya que trato de hacer todo con mis propias manos.

Los problemas medioambientales imponen constantemente nuevas condiciones de vida. Esto se debe tanto a la limpieza del medio ambiente como a la escasez de recursos energéticos. Según las organizaciones mundiales, su número no es ilimitado y se destina una gran cantidad de recursos para solucionar este problema. Estos incluyen inversiones financieras, proyectos científicos y muchas otras actividades. Este enfoque da sus frutos y, como resultado, aparecen en la vida de la sociedad dispositivos, herramientas y métodos cualitativamente nuevos, introducidos tanto en los procesos de producción como en la vida cotidiana de las personas.

Una de estas innovaciones son los sistemas de ahorro de energía que utilizan fuentes de energía alternativas, la principal y más potente de las cuales es la radiación solar. Como todas las fuentes de energía, su uso va acompañado de una serie de problemas, el más acuciante de los cuales es el corto período de uso en zonas de clima frío. Sin embargo, a pesar de esto, existen varios métodos eficaces que utilizan los principios del almacenamiento de energía solar.

Calentadores de agua solares desde la antigüedad hasta los tiempos modernos

Hay muchas formas de utilizar la energía solar. Uno de los métodos más populares utilizados tanto en entornos domésticos como industriales son los calentadores de agua solares. Estos dispositivos se han utilizado durante siglos y con el uso de tecnologías modernas han ganado una nueva ronda de popularidad. Desde la antigüedad hasta hace poco, el agua, como otros líquidos, se calentaba con ayuda del sol en recipientes abiertos o cerrados de color oscuro, lo que contribuía a un rápido calentamiento.

Ahora, en la era electrónica, se utilizan cada vez más elementos más modernos que permiten no solo calentar agua con la ayuda del sol, sino también mantener una determinada temperatura del refrigerante. Incluyen muchos avances técnicos tanto en los elementos estructurales utilizados como en los métodos de control. Su diseño es variado y depende en gran medida del uso previsto del dispositivo, así como de las tecnologías y materiales utilizados. Algunos de ellos se producen sólo de forma industrial, pero otros también se pueden realizar de forma artesanal.

Tipos y clasificación de dispositivos.

En la práctica, se han implementado una serie de principios que permiten el uso de la energía solar. Hay varias opciones de diseño, independientemente de si el calentador de agua solar está hecho a mano o no. El principal criterio de clasificación es el refrigerante. Puede ser líquido y metálico. El vacío se puede utilizar como aislante térmico. Los calentadores de agua solares pueden ser directos o indirectos. En el primer caso, el agua es calentada directamente por el sol, y en el segundo, esto ocurre convirtiendo la energía solar en energía eléctrica, y luego en energía térmica, que calienta el líquido.

En circuito cerrado o abierto, también puede moverse de dos maneras, según el tipo de estructura: por la fuerza con la ayuda de bombas y otras instalaciones de inyección de presión o por gravedad. También se pueden dividir por área de aplicación. Por ejemplo, los calentadores de agua solares para hogares son dispositivos de baja eficiencia. Se caracterizan por su pequeño tamaño. Un calentador de agua solar para piscina u otra instalación temporal, diseñado para calentar agua en grandes cantidades de manera constante y multiuso, tiene las dimensiones adecuadas y también pertenece a otra clase.

Productores y consumidores

Hay varios fabricantes en el mercado que tienen experiencia en este tipo de desarrollos y crean este tipo de productos en masa. Las principales empresas competidoras son VIESMANN, SOLVIS, VAILANT. Los principales estados consumidores son Arabia Saudita, Israel, Malta y muchos países de la UE. Además, esta dirección se está popularizando activamente en China, la Federación de Rusia, Estados Unidos y Australia.

Política de precios y materiales para la producción.

Un calentador de agua solar, cuyo precio es alto, no tendrá demanda, por lo que los modelos de productos promocionados están hechos de materiales baratos o se maximiza su potencia para que el producto pueda amortizarse por sí solo en poco tiempo. En el sur de China ahorran en conductores de calor. Están hechos laminares, pero el resultado no se ve afectado: los productos tienen suficiente potencia, ya que el sol aquí es mucho más activo que en las regiones del norte. En los países fríos se utilizan sistemas de aislamiento térmico más caros basados ​​en paneles solares. Son más eficientes energéticamente y cuestan en consecuencia.

El mercado de colectores solares también ofrece a los consumidores diversas modificaciones de sistemas prefabricados. Por ejemplo, un modelo sencillo para el hogar cuesta desde 300 USD. Pero también hay modelos con equipamiento adicional que simplifica enormemente el funcionamiento. Pueden ser bombas y varios sensores. El precio de estos dispositivos comienza desde 550 USD.

Calentador de agua solar doméstico de bricolaje: diagrama de diseño

Existe la opinión de que los dispositivos de calefacción solar tienen un diseño complejo. Sin embargo, puedes fabricar tu propio calentador de agua solar. El circuito del colector incluido en su composición es sencillo. Puede ensamblarse a partir de piezas existentes o construirse a partir de piezas nuevas. Se trata de una bobina fabricada en metal fino y de fácil calentamiento, instalada sobre una plataforma y protegida por un cristal. Puedes construir un calentador de agua solar con tus propias manos en un día. Para hacer esto, deberá preparar el lugar de instalación con un revestimiento de hormigón o baldosas. Monte una plataforma con materiales ligeros pero duraderos existentes, por ejemplo, madera. E instálelo utilizando anclajes en ángulo con respecto al sitio.

La plataforma con soportes para la bobina está pintada de negro. Las tuberías se instalan en la parte superior y se conectan entre sí. También están pintados. En la parte superior se instala un vidrio ordinario simple o doble con un espesor de 4 mm o más, que se fija en guías en la plataforma. Los grifos se instalan en las tuberías retiradas del serpentín y se conectan a la bomba mediante mangueras cortas.

Modelo de vacío y sus características.

El diseño de un calentador de agua solar de vacío es completamente diferente. Es mucho más complejo y requiere habilidades de diseño profesionales. Su estructura incluye: un intercambiador de calor con aislamiento externo y una válvula, tubos de vacío conectados a él, un tanque de expansión instalado dentro del intercambiador de calor, un calentador eléctrico, tuberías de conexión y una válvula de drenaje.

También puede incluir una estación de trabajo, controladores y sensores según el tipo seleccionado.

Los tubos de vacío tienen una estructura multicomponente, compuesta por los propios tubos de vidrio resistente a los impactos, absorbentes ubicados en el interior de los tubos y otros elementos auxiliares. Una variante de este diseño se ensambla principalmente a partir de un kit ya preparado. Una vez que lo compres, podrás instalar fácilmente un calentador de agua solar. El precio varía según la potencia de salida (cantidad de kW).

Ventajas y desventajas de los tipos pasivos y activos.

Los calentadores de agua solares con flujo de refrigerante por gravedad se denominan pasivos. A la hora de elegir esta opción conviene tener en cuenta el problema de su colocación. El movimiento del agua aquí se produce debido a la diferencia de densidad del refrigerante frío y calentado. Por lo tanto, dicho sistema debe incluir un tanque de almacenamiento y un sistema de tuberías bien pensado. Estos sistemas solares tienen una baja tasa de acumulación de líquido calentado y éste es su principal inconveniente. Pero en ellos están presentes todas las ventajas de otros sistemas solares. Estos son el bajo consumo de energía, la ausencia de humos y emisiones nocivas y la viabilidad económica. Por tanto, los calentadores de agua solares, en el caso de utilizar elementos para activar el flujo de líquido, se vuelven casi insustituibles. Sin embargo, esto requiere fuentes de energía adicionales para alimentarlos, por lo que no son independientes de la energía, a diferencia de los modelos pasivos alimentados por gravedad.

Resultados

La clase media no puede permitirse calentadores de agua solares altamente eficientes. Su diseño incluye una serie de componentes costosos cuyo período de recuperación se mide en años. Pero un calentador de agua solar autoindependiente de energía no es una ficción. Se puede hacer en casa sin ningún problema. Además, el mercado ofrece una amplia gama de calderas que utilizan energía solar de fabricantes mundiales. La mayoría de estos sistemas solares utilizan colectores instalados en los tejados de los edificios y en sus alrededores en un ángulo óptimo seleccionado para una zona climática determinada. Algunos de estos productos son completamente independientes energéticamente de otras fuentes de energía. La selección del modelo se realiza únicamente de acuerdo con los requisitos de potencia del dispositivo y la posibilidad de su instalación en las condiciones dadas. Su uso puede ser de carácter temporal o permanente para calentar agua para un fin específico o para uso general.