Calentador De Agua Solar Bricolaje: Diagrama, Dispositivo, Etc. + Video

2024 Autor: Bailey Albertson | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 12:57

Calentador solar de agua: posibilidad de utilizar un geo-colector y auto-fabricación del dispositivo

El sol es la mayor fuente de energía segura y gratuita. Y si las personas anteriores no podían usarlo, ahora existen tecnologías que ayudan a proporcionar calefacción y agua caliente a una casa solo a expensas del sol. El uso de colectores es una forma rentable y asequible de hacer que una casa de campo sea más cómoda. Solo necesita elegir el colector solar adecuado (o hacerlo usted mismo) y luego introducirlo en el sistema de calefacción existente.

Contenido

• 1 ¿Qué es un calentador de agua solar?

  1.1 Alcance de uso de plantas solares

• 2 tipos de colectores solares

  • 2.1 Tabla: Características comparativas de colectores planos y de vacío
  • 2.2 Características de los calentadores de agua solares de panel plano
  • 2.3 Características de los colectores de vacío

• 3 ¿En qué sistema integrar un calentador de agua solar?

  • 3.1 Tipos de circulación
  • 3.2 Selección del tipo de circuito de circulación

• 4 Cómo hacer un colector solar plano con tus propias manos.

  • 4.1 Herramientas y materiales para el trabajo
  • 4.2 Video: cómo hacer un calentador de agua solar de tubo de cobre plano
  • 4.3 Instalación del colector solar
  • 4.4 Mantenimiento del colector solar
• 5 Video: instrucciones para ensamblar un colector solar a partir de latas de aluminio.

¿Qué es un calentador de agua solar?

Un colector (calentador de agua) es un dispositivo que recolecta energía de los rayos del sol y la convierte en calor. El sol calienta el refrigerante en el colector, que luego se utiliza para el suministro de agua caliente y calefacción o generación de electricidad.

Los calentadores de agua solares modernos pueden ser complejos, pero cualquier propietario de una casa privada puede fabricar de forma independiente un dispositivo para sus propias necesidades. Lo principal es averiguar para qué sirve este dispositivo.

Tres colectores satisfacen plenamente las necesidades de agua caliente y calefacción de la familia

Alcance de uso de plantas solares

En nuestro país, la frase calentador de agua solar todavía se asocia con un tanque negro en el techo de una cabina de ducha de verano, pero esta tecnología se utiliza con éxito en todo el mundo. Los colectores solares son comunes en las regiones del sur de Europa. Los residentes de hogares privados en Italia, España y Grecia están obligados por ley a utilizar calentadores de agua solares. China tampoco se queda atrás de Occidente. Allí, los calentadores de agua solares se instalan en los techos de los edificios de gran altura y proporcionan agua caliente a todos los apartamentos. En 2000, había tantas plantas de energía solar en el mundo que, juntas, ocuparían más de 71 millones de m ². Casi 15 millones de m ² de ellos serían europeos.

Los colectores solares de vacío ocupan casi por completo los techos de los nuevos edificios chinos

Dichos dispositivos se utilizan para el suministro de agua caliente de locales domésticos y edificios industriales, calefacción de casas privadas, edificios administrativos, talleres. Son los más demandados en las industrias alimentaria y textil, ya que es en esta zona donde hay muchos procesos de producción que utilizan agua caliente.

En el sector privado, cada persona de Alemania tiene 0,14 m ² de área de colectores solares, de Austria - 0,45 m ², de Chipre - 0,8 m ² y de Rusia - 0,0002 m ². La intensidad de la luz solar en Rusia es sólo 0,5 kWh / m ² menos que en el sur de Alemania. Esto significa que la baja popularidad de los colectores solares en las regiones del norte no se debe a razones geográficas.

Incluso el agua de la piscina se puede calentar con un extenso sistema de colectores

Tipos de colectores solares

Los ingenieros han desarrollado plantas, tubulares con vacío, concentradores reflectores parabólicos, aéreos, torres solares y otro tipo de instalaciones. Los más populares para uso doméstico son los calentadores de agua planos y de vacío.

Tabla: Características comparativas de colectores planos y de vacío

Colector plano	Colector de vacío
Fácil de hacer con sus propias manos a partir de materiales de desecho.	Fabricado en un entorno industrial o ensamblado a partir de piezas de fábrica.
Se amortiza rápidamente.	Paga tres veces más que plano.
Es menos probable que se sobrecaliente en climas cálidos.	Evita que el calor acumulado vuelva al medio ambiente.
Funciona eficazmente en verano o en países con climas cálidos.	Apto para regiones frías, funciona en invierno a temperaturas de hasta -30 o C.
Tiene una gran resistencia al viento, por lo que una fuerte ráfaga de viento puede derribarlo del techo.	El viento pasa libremente entre los tubos de vacío, por lo que la probabilidad de que la tormenta no golpee el colector es mayor.
Se limpia de nieve, escarcha y hielo.	La productividad es 2-3 veces mayor que la de un colector plano (con áreas iguales).

Características de los calentadores de agua solares de panel plano

El dispositivo es un panel, dentro del cual hay tubos de cobre con una capa oscura. Calientan el agua, que luego se recoge en un tanque y se utiliza para el suministro de agua caliente (suministro de agua caliente). Si fabrica el colector usted mismo, los componentes costosos se pueden reemplazar con materiales disponibles:

• en lugar de tubos de cobre, puede tomar acero, polietileno o simplemente un radiador de un refrigerador viejo;
• un marco de madera puede reemplazar a uno de metal, aunque pesa más;
• el absorbedor cromado reemplazará la pintura negra habitual;
• una hoja de vidrio o policarbonato celular servirá como cubierta protectora y la espuma servirá como calentador.

Lo principal es garantizar la estanqueidad del panel, pero para ello basta con sellar todas las costuras con silicona de construcción. La principal desventaja de tales dispositivos es que el refrigerante calentado irradia calor al aire y se enfría un poco antes de ingresar al tanque de almacenamiento. El uso de aislamiento térmico y sellado de costuras está diseñado para combatir precisamente este efecto.

Las piezas caras de un colector industrial se pueden reemplazar con contrapartes más baratas, por ejemplo, se pueden usar tubos de acero en lugar de tubos de cobre, y el marco del dispositivo puede estar hecho de madera

Si no se saca agua del colector plano, en un día caluroso y soleado puede calentarse hasta 190-210 ^o C, lo que puede provocar la rotura de las tuberías con refrigerante o elementos de conexión. Para quienes usan ocasionalmente un calentador de agua solar, es importante instalar un tanque de almacenamiento que pueda eliminar el exceso de presión en las tuberías. Otra opción es utilizar aceite mineral en lugar de agua como disipador de calor. Su punto de ebullición es más alto, lo que reduce el riesgo de daños en el sistema. En este caso, se necesita un intercambiador de calor, en el que el aceite transferirá el calor acumulado al agua sin contacto directo.

Características de los colectores de vacío

Este tipo de calentador de agua solar consta de tubos individuales, cada uno de los cuales se encuentra en un entorno sin aire. Este diseño permitió reducir la pérdida de calor en el camino del colector al tanque de almacenamiento y aumentar la eficiencia del sistema. Gracias a esto, los colectores de vacío funcionan perfectamente durante el cambio de estaciones (otoño, primavera) y en invierno.

El colector de vacío consta de tubos colocados en un entorno sin aire

Los tubos de cobre también se utilizan en calentadores de agua solares al vacío, ya que este material proporciona una buena transferencia de calor e higiene al mismo tiempo. El resto de elementos son similares: vidrio (borosilicato para una mejor transmisión de calor), debajo hay una capa absorbente negra, un tubo con un refrigerante y un sustrato. Es más fácil garantizar la estanqueidad del sistema, ya que solo hay una costura: la conexión entre el tubo y el tanque de almacenamiento.

Las tuberías separadas están conectadas a la tubería principal del calentador de agua al vacío.

El agua fría se calienta gradualmente debido al contacto alterno con las tuberías de cobre calientes. Esta es la única forma de disipar el calor de una planta solar de vacío, por lo que es importante proporcionarle un flujo regular de agua fría, es decir, utilizar agua caliente durante todo el día. El anticongelante se utiliza como refrigerante en colectores solares de vacío para aumentar la durabilidad del sistema. Se tolera calentando a 300 ^{de la} C y no congelar cuando un día nublado la temperatura del dispositivo se reduce a -40 ^a S.

Es imposible crear un colector solar de vacío completo con sus propias manos: hacer un tubo de pared gruesa con vidrio de borosilicato es impensable en condiciones artesanales. Por lo tanto, una opción más confiable sería comprar matraces de fábrica (se ofrecen variedades coaxiales y de plumas) y ensamblar el calentador de agua solar en el lugar. Pero dado que incluso ese trabajo requiere habilidades de cerrajería notables, es mejor comprar un producto terminado con una garantía del fabricante.

¿En qué sistema integrar un calentador de agua solar?

Para que el agua caliente comience a fluir fuera del grifo, es importante no solo elegir un colector, sino también crear un sistema completo para él desde un tanque de almacenamiento, tuberías de conexión, grifos y otros elementos.

Tipos de circulacion

Determine si puede instalar el tanque de almacenamiento por encima del nivel del colector. Depende de cuál de los dos tipos de circulación haya en el sistema.

1. La circulación natural se crea debido a la diferencia de densidad entre el agua fría y caliente. El líquido calentado tiende a subir, lo que determina la ubicación del tanque de almacenamiento. Si el techo es complejo, elija un lugar bien iluminado para el colector y coloque el tanque debajo de la cumbrera.

   

   Con la circulación natural, el agua se mueve a través del sistema debido a la diferencia de densidad entre el agua fría y caliente.

2. Los sistemas con circulación forzada funcionan gracias a una bomba que bombea agua caliente a un tanque preparado. En este caso, es posible colocar los elementos del sistema lejos unos de otros, por ejemplo, para colocar un tanque de almacenamiento en el ático o en el sótano. Es mejor para el exterior y requiere menos esfuerzo para aislar el tanque. Pero las tuberías que van del colector al tanque deben estar provistas de aislamiento térmico, de lo contrario existe el riesgo de perder todo el calor en el camino. La circulación forzada requiere el uso de electricidad, por lo que si no hay electricidad en la casa de campo o si la electricidad se corta a menudo, esta opción no funcionará.

   

   En sistemas con circulación forzada, el agua caliente es movida por una bomba.

Si decide utilizar un aceite de transferencia de calor en el colector, proporcione una bomba para circulación forzada. De lo contrario, debido al bajo coeficiente de expansión del aceite, el sistema simplemente no funcionará.

Selección del tipo de circuito de circulación

Son comunes tres tipos de sistemas:

1. Bucle abierto. Esta es la forma más sencilla de suministrar agua caliente a su hogar. Su principal diferencia es que el refrigerante en el colector es necesariamente agua. Primero, se calienta en tubos, luego ingresa al tanque de almacenamiento y luego directamente al grifo de la cocina o el baño. Es decir, el agua no circula en círculo, sino que se calienta una nueva porción cada vez en circuito abierto.

   

   En un sistema de agua caliente de circuito abierto, el agua no circula en círculo

2. Circuito único. Es preferible cuando se supone que debe calentar la casa con la ayuda de calor solar o para abaratar el funcionamiento de la calefacción eléctrica. Su diferencia es que el agua calentada por el sol entra por las tuberías de calefacción. El refrigerante se mueve en círculo en el sistema. Este es un ciclo de circulación cerrado. Dado que el colector solar se usa en invierno y fuera de temporada, elija modelos de vacío e incluya un calentador adicional en el sistema. Una caldera eléctrica o de gas ayuda a llevar el refrigerante a la temperatura deseada en días fríos y nublados, así como por la noche.

   

   En un sistema de circulación de circuito único, el colector solar funciona en paralelo con la caldera

3. Doble circuito. Esta opción implica la transferencia de calor del colector al sistema a través de un intercambiador de calor especial. Dado que no hay contacto directo entre el refrigerante y el agua, se utiliza aceite o anticongelante en el colector. El sistema es óptimo para casas de campo en las que viven personas durante todo el año. En él, el colector se utiliza tanto para el suministro de agua caliente como para la calefacción al mismo tiempo. Como regla general, también se integra una caldera y / o caldera para el calentamiento adicional del agua, y se utilizan varios colectores (según el número de residentes y las características climáticas de la región).

   

   En un sistema de circulación de doble circuito, no hay contacto directo entre el refrigerante del calentador de agua solar y el agua.

Cómo hacer un colector solar plano con tus propias manos

Esto requiere un dibujo. También deberá calcular el área del calentador de agua de acuerdo con las necesidades de la familia. Este parámetro está determinado por la fórmula: A = K * F * SF / (G * η) AW = 1 / (G * η) A = K * F * SF * AW, donde:

• A - área del colector, m2;
• AW es el área reducida que es capaz de generar 1 kW * hora por día, m2 * día / (kW * hora);
• Η - eficiencia de un colector,%;
• G - radiación solar total por día, típica de un área determinada, kW * hora / (m2 * día);
• K - coeficiente teniendo en cuenta el valor del ángulo de inclinación de los colectores y su orientación con respecto a los puntos cardinales;
• F es la energía necesaria para calentar agua por día, kW * hora / día;
• SF es la participación de la energía solar en cubrir la demanda de calor,%.

Para la construcción de un colector, necesitará un dibujo detallado que indique el número y tamaño de las piezas.

Herramientas y materiales para el trabajo

Para la fabricación de un colector solar plano de 2,28x1,9x0,1 m con tubos de metal-plástico y marco de madera, necesitarás:

• sierra para metales o sierra de calar para cortar madera y contrachapado;
• tijeras para tubos de metal y plástico;
• destornillador;
• cepillos y una pistola o lata de pintura en aerosol para ennegrecer las tuberías montadas.

Secuenciación:

1. Montar una caja para la base del colector a partir de dos láminas de madera contrachapada de 1,52x1,52 m, 1 cm de grosor, una de ellas recortada para crear lados para detalles: 0,76x0,38 m de tamaño - 4 piezas, 1,52x0.76 m de tamaño - 1 PC.

   

   Las láminas de madera contrachapada se utilizan para crear una caja colectora.

2. Pinte la superficie interior de la caja resultante con pintura negra mate y la superficie exterior con blanco o cubra con un barniz protector.

3. Cree un marco para colocar una caja a partir de una barra de 5x5 cm, según el diagrama adjunto. En total, se necesitarán 60 m de madera. Antes del montaje, es importante tratar las piezas con un conservante de madera para proteger el material de la precipitación y las temperaturas extremas. Fije las piezas con tornillos para madera utilizando esquinas metálicas de 5x5 cm.

   

   Un soporte (marco) para la caja está hecho de una barra.

4. Fije la caja en el soporte preparado y realice el montaje adicional en este soporte inclinado.

5. Haga marcas donde irán las tuberías y donde encajarán las tuberías. Coloréalas de negro también, para no aumentar la pérdida de calor.

   

   Para una fijación segura, los tubos de montaje se colocan en cuatro filas

6. Corte los tubos de plástico reforzado de 0.5 '' de espesor en pedazos a la longitud deseada. Para evitar cometer un error, utilice el primer fragmento como referencia. Debes conseguir 45 piezas de 2,14 m cada una.
7. Ensamble la serpiente de los tubos en el soporte, usando accesorios para tubos de metal y plástico en los giros. Se requieren un total de 44 codos angulares del tipo "mamá-mamá" y "mamá-papá" y 88 adaptadores desde la tubería de metal-plástico hasta la conexión. Utilice rosca de sellado para sellar las juntas. Al principio y al final de la serpiente, sujete los adaptadores para conectar las mangueras de suministro de agua y drenaje.

8. Pinta la estructura de negro con una pistola o lata.

   

   La bobina colectora está pintada con pintura negra.

9. Conecte la bobina a la bomba y asegúrese de que no haya fugas al bombear agua. Si alguna conexión no está lo suficientemente apretada, drene y vuelva a ensamblar, y luego verifique nuevamente.

10. Cubra la parte superior de la caja con vidrio transparente o policarbonato sólido. Si no es posible utilizar una hoja sólida, haga un marco de aluminio del tamaño de los fragmentos disponibles (preferiblemente no más de cuatro) y asegure los paneles de forma segura. Trate con cuidado cada articulación con silicona transparente para que el calentador de agua quede apretado.

    

    El escudo colector se puede ensamblar a partir de varias piezas, lo que refuerza aún más las juntas.

De acuerdo con el esquema descrito, se ensambla un colector con una capacidad de 1.6-2 kW.

Video: cómo hacer un calentador de agua solar de tubo de cobre plano

Instalación de colectores solares

El dispositivo está instalado en el techo. Esta opción es adecuada para casas de campo y edificios de gran altura. Es mejor si el techo está inclinado y el ángulo de inclinación está cerca de la latitud de esta región. En este caso, deberá colocar los soportes a las tablas en su lado sur a través del material del techo. El colector se colocará 15-20 cm por encima del nivel del techo, paralelo a la rampa. Esta es la solución más armoniosa, especialmente si se utilizan varios calentadores de agua en la casa. A veces, el colector se empotra en el techo para que la pantalla protectora quede al ras con la cubierta decorativa del techo. Pero este método es mucho más costoso y puede debilitar la estructura del techo.

Es mejor montar el sistema colector de placa plana en un techo inclinado

En cubiertas planas, los colectores se montan en estructuras especiales que los sujetan en un ángulo determinado. Los soportes se pueden comprar confeccionados o soldados solos desde las esquinas. La estructura metálica está unida a la base con grandes pernos de anclaje.

En un techo plano, los colectores se montan en estructuras especiales.

En las casas de verano, los colectores solares se instalan junto a la casa o la piscina en un área abierta y soleada. En este caso, eligen un lugar en un sitio ya creado o equipan una base confiable por separado. Para hacer esto, necesitará una plataforma rectangular con un cojín a granel apisonada, impermeabilización y un revestimiento de losas de pavimento, gres porcelánico y otros materiales duraderos, duros y resistentes a la intemperie. Posteriormente, se monta un caballete de metal o madera, sobre el que se fija el colector solar.

Instalar un colector solar en soportes que no tienen una base común se considera menos confiable, pero ayuda a ahorrar espacio.

Mantenimiento de colectores solares

Como cualquier otro equipo, el dispositivo requiere servicio. Las obras más habituales:

1. Lavado de vidrio. El panel protector del colector se vuelve turbio con el tiempo debido al polvo y los depósitos. Para evitar que esto afecte la eficiencia del sistema, conviene limpiarlo una vez al mes (durante el período de trabajo) con un limpiacristales normal o simplemente con agua jabonosa (si el panel transparente no es de vidrio). Dado que la carcasa está sellada, no se requiere ningún trabajo preparatorio para apagar el sistema.
2. Drenaje de colectores de placa plana si no se utilizan en invierno. El agua congelada durante el invierno nublado puede romper tuberías y accesorios. Por lo tanto, con el inicio del clima frío, es necesario cerrar el suministro de agua y drenar completamente el líquido de las tuberías. Luego, en la próxima cabaña de verano, el coleccionista estará listo para trabajar nuevamente. El resto del calentador de agua solar es resistente a la intemperie, por lo que no es necesario quitarlos del techo de la casa de campo.
3. Reemplazo del refrigerante si se deteriora debido a la violación de las reglas de operación. El anticongelante utilizado en los colectores solares de vacío es muy sensible al sobrecalentamiento. Si el calentador de agua no puede transferir calor al agua (no se usó agua caliente en la casa, el sistema de calefacción se apagó), se forman copos en el líquido y los tubos delgados de cobre y un filtro se obstruyen. Como resultado, el recolector no puede realizar sus funciones normalmente. En este caso, drene completamente el anticongelante de cada matraz, lave el tubo y llene el sistema con anticongelante nuevo especializado (para colectores, no para automóviles). También se debe limpiar el filtro y reemplazar el cartucho. Después de poner en marcha el sistema, las escamas restantes accidentalmente pueden reaparecer en el filtro, por lo tanto, durante el primer día de funcionamiento del colector, es necesario controlarlo y, si es necesario, limpiar el cartucho.

4. Reemplazo de vidrios rotos. El panel protector a veces se rompe debido a granizo, vándalos y otras razones. No es difícil reemplazar el vidrio en un colector plano: simplemente retire el viejo y fije el nuevo con sellador de silicona. El trabajo no llevará más de media hora, no es necesario apagar el sistema. En el colector de vacío, será necesario reemplazar toda la bombilla. Tendrá que pedirlo al mismo fabricante.

   

   Es mejor confiar el reemplazo de un matraz colector de vacío dañado a profesionales.

Si se compró el colector, en la primera avería vale la pena llamar al maestro y, durante el período de garantía, comuníquese con el representante del fabricante. Un calentador de agua solar casero tendrá que repararse por sí solo, pero encontrar una avería y arreglarlo en un producto casero es mucho más fácil que en uno de fábrica. La experiencia de los reparadores de colectores sugiere que primero debe verificar el estado de las válvulas, los sensores, el tanque de almacenamiento y la bomba, ya que son menos confiables que la propia planta solar.

En los sistemas de ACS con colector solar, las válvulas y los sensores fallan con mayor frecuencia.

Video: instrucciones para ensamblar un colector solar a partir de latas de aluminio

Los propietarios de colectores solares están seguros: una vez que evalúe las capacidades de este dispositivo, simplemente será imposible prescindir de él. Ahora puede proporcionar a su casa o cabaña de verano una calefacción barata y segura.