Colector solar: dispositivo y principio de funcionamiento.

El hecho de que las corrientes de luz solar del verano nos pueden dar mucho calor libre a menudo viene a la mente en el verano, durante el período de calor violento y asfalto y paredes calentadas al sol. En un clima claro de verano, por metro cuadrado puede caer de 600 a 800 vatios / h. Esto es mucho Si multiplica por el área del patio o techo iluminado por el sol, con la ayuda de un colector solar puede recolectar energía comparable en magnitud con las necesidades de calefacción de una casa..

Nombramiento de colectores solares ↑

Los colectores solares térmicos permiten recolectar energía y dirigir el calor recibido en la dirección correcta:

• Suministro de agua caliente para ducha, baño y cocina;
• Calefacción de espacios de un pequeño invernadero cerrado o jardín de cualquier diseño casi todo el año;
• Adición significativa al circuito de calefacción del hogar en climas fríos y provisión casi completa en los días fríos de otoño.

El colector está diseñado para recolectar energía solar en la forma más conveniente para su uso. Convencionalmente, según el dispositivo del colector solar, sus diseños se pueden dividir en tres grupos principales:

1. Aspirar tubos múltiples o planos con circulación forzada o natural del refrigerante. Muy a menudo se trata de estructuras estacionarias diseñadas para el trabajo estacional..
2. Colectores solares de aire, los más simples y ligeros. El calor acumulado se elimina de la superficie calentada del colector por una corriente de aire..
3. En la tercera versión de los diseños de los colectores solares, el calor recibido se puede utilizar para convertirlo en electricidad, desde unidades de refrigeración térmica hasta máquinas complejas con dispositivos eléctricos de vapor..

El último grupo de productos rara vez encuentra demanda entre la población debido al alto costo y la complejidad del servicio..

Cómo funciona un colector solar de flujo completo ↑

La versión más simple del diseño plano del colector solar es una versión de flujo completo con un disipador de calor de dos capas. El dispositivo en sí, de acuerdo con el principio de funcionamiento, es similar a una versión de la cabaña de verano de la ducha, cuya base es un barril procesado en la superficie exterior con masilla bituminosa o pintura negra..

Para aumentar la cantidad de energía solar recolectada, el diseño del colector solar se realiza en forma de un recipiente plano de espesor relativamente pequeño, 5-7 cm, el ancho y la longitud del dispositivo dependen de las necesidades específicas de la potencia del colector. Una de las paredes está hecha de aluminio anodizado y pintada de negro como hollín, color, sin un solo brillo. Esta es la llamada superficie de recepción o trabajo del colector. En el interior de la parte de trabajo del colector, a menudo se hacen nervaduras finas de aluminio o plástico, que mejoran la eliminación de calor de la energía de la pared de la superficie de trabajo al refrigerante: agua o anticongelante..

Para reducir la contaminación y las pérdidas en la superficie de trabajo, se instala una película delgada transparente o una lámina de plástico o vidrio con buen rendimiento de aislamiento térmico. En el interior, dicha protección se rocía con una capa de espejo de aluminio, que finalmente reduce la pérdida de calor debido a la reflexión y la convección..

El diseño de un colector solar plano puede tener una pared tipo sándwich de grafito en polvo, fibras metálicas y resina de refuerzo en lugar de una lámina de aluminio convencional. Tal material tiene buena conductividad térmica y alta resistencia a la oxidación..

Se requiere que tales estructuras se monten en un marco reforzado, generalmente en el lado soleado del techo o la pared de la casa..

Sistemas de calentamiento por vacío ↑

A pesar de su simplicidad, confiabilidad y bajo costo, las unidades solares planas tienen una productividad de calor relativamente buena solo en un día soleado. Para latitudes más altas o principios de la primavera – finales del otoño, su productividad de calor se reduce a la mitad.

En comparación con los colectores solares planos, los sistemas de vacío tienen una mayor eficiencia. El diseño se basa en un elemento térmico individual: un tubo de vacío, el principio de funcionamiento de un colector solar de este tipo se basa en un dispositivo conocido en física: un tubo de calor, que es bastante complejo y caprichoso, pero efectivo en la operación. Una característica de diseño es la conductividad térmica ultraalta, debido a la cual todo el calor que ha caído en un extremo del tubo se recoge y se concentra en el extremo opuesto en cuestión de momentos..

El elemento de vacío es un matraz alargado de vidrio duradero, en cuyo interior se rocía un recubrimiento de espejo. Gracias al espejo unidireccional, el flujo de energía solar penetra libremente en el interior de la bombilla y no puede escapar, es efectivamente absorbido por el extremo de cobre del tubo de calor colocado dentro del cuerpo de la bombilla. Para reducir las pérdidas, se bombeó el aire del bulbo de vidrio. El elemento central de cobre transfiere la energía recibida del flujo de luz al flujo del portador de calor, generalmente anticongelante, o directamente al tanque de agua..

Ventajas de los colectores solares de vacío ↑

Ventajas en la conversión de energía solar en la versión de tubo de calor:

1. La eficiencia de absorción y conversión del calor solar es 3-4 veces mayor que la de los colectores planos y de aire;
2. Funciona muy bien en el rango de temperatura 0-50^{acerca de}C, mientras que otros tipos de colectores solares, según las opiniones de los usuarios, tienen un intervalo de trabajo de 20^{acerca de}CON;
3. Menos sensibilidad a la dirección y ángulo de incidencia de la luz solar. Para el funcionamiento normal del colector solar, es suficiente con ser iluminado por el sol incluso en un ángulo agudo de incidencia de la luz solar, para otros diseños de colectores solares cuando excede el ángulo óptimo de iluminación en más de 20^{acerca de} la eficiencia cae un 10% por hora.
4. El bajo peso del diseño de la unidad solar le permite instalarlo directamente en el techo, incluso sin un soporte especial.

Al planificar la adquisición, vale la pena hacer un cálculo aproximado del área del colector solar, en función de la relación: un metro cuadrado dará alrededor de 50-55 litros de agua caliente por día, pero no agua hirviendo. Se puede encontrar información más precisa en los sitios web de compañías involucradas en la producción de colectores solares. Allí puede obtener información sobre el costo de los productos. Cada empresa demuestra la súper eficiencia y el bajo costo de sus productos. Un dispositivo de vacío de 15 elementos costará alrededor de 15-20 mil. rublos para potencia de calentamiento de 1.3-1.5 kW y tanque de almacenamiento de 80-100 litros.

Las características interesantes de tales sistemas de colectores solares incluyen la capacidad de probar la operatividad de cada bulbo de vacío de forma independiente, sin herramientas especiales. Es suficiente por la noche, en el estado inactivo, poner una palma en el extremo inferior de la tubería. Si el elemento permanece frío durante mucho tiempo y no hay una placa similar a la escarcha en el área de sellado del matraz, se considera que el dispositivo funciona.

El agua caliente del tanque se puede suministrar por gravedad, pero la mayoría de las veces se instala una bomba de refuerzo de baja potencia, que le permite llenar rápidamente el tanque después de usar agua caliente. En versiones más serias del diseño, el colector solar se combina con un acumulador de calor y un sistema de control electrónico para el suministro de agua caliente y calefacción. El costo de tales sistemas no es inferior a 1000EUR. La garantía para los sistemas con tubos de calor, por regla general, es de 5 a 25 años, dependiendo del nivel de calidad de los materiales utilizados en el dispositivo..

Colectores de aire ↑

Cuanto más complejo es el diseño, más costoso es operarlo y mayor es la probabilidad de averías inesperadas. En este sentido, el diseño de colectores con transferencia de calor de aire son campeones en simplicidad y confiabilidad. De hecho, un colector de aire es un conjunto de conductos o tuberías verticales con un acabado negro mate. El colector utiliza el principio de aceleración del aire calentado en una tubería vertical..

Las ventajas y ventajas de una construcción aerotransportada incluyen:

• La más alta confiabilidad y simplicidad de diseño;
• Pequeño peso del dispositivo, flexibilidad de instalación y facilidad de instalación;
• El consumo mínimo de energía para el ventilador, en algunos casos, el ventilador puede apagarse, y el calentamiento se realiza por gravedad.

El diseño del colector consta de una gran cantidad de tubos de aluminio de paredes delgadas con una superficie mate ennegrecida. La batería del tubo tiene una central que suministra conductos de aire caliente frío y agotador; un ventilador centrífugo de resistencia cero está instalado en el frío. Si es necesario, se puede apagar y en este estado prácticamente no crea resistencia al flujo de aire en movimiento..

El dispositivo tiene una entrada de aire que le permite ajustar la cantidad y la proporción de aire extraído del exterior y de la habitación con calefacción..

En la producción de calor, los colectores de aire no son prácticamente inferiores a los sistemas planos, requieren una disposición vertical de la tubería y la máxima exposición al sol. La potencia se ajusta fácilmente seleccionando el número de tubos del intercambiador de calor. A menudo, los colectores solares de aire son indispensables para calentar y ventilar una variedad de cuartos de almacenamiento, se utilizan para secar una variedad de productos vegetales y frutales..