Sistemas de calefacción solar. Calefacción solar soviética y rusa: escuelas científicas y de ingeniería. Sistema de calentamiento de aire

18.10.2019

Sistemas de calefacción solar

4.1. Clasificación y elementos principales de los sistemas solares.

Los sistemas de calefacción solar son sistemas que utilizan la radiación solar como fuente de energía térmica. Su diferencia característica de otros sistemas de calefacción de baja temperatura es el uso de un elemento especial: un receptor solar, diseñado para capturar la radiación solar y convertirla en energía térmica.

De acuerdo con el método de uso de la radiación solar, los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se dividen en pasivos y activos.

Los sistemas se llaman pasivos. calefacción solar, en el que el propio edificio o sus vallas individuales (edificio colector, muro colector, cubierta colectora, etc.) sirven como elemento receptor de la radiación solar y la convierte en calor (Fig. 4.1.1)).

Arroz. 4.1.1 Sistema de calefacción solar pasivo de baja temperatura "pared colectora": 1 - rayos solares; 2 – pantalla translúcida; 3 - amortiguador de aire; 4 - aire caliente; 5 - aire enfriado de la habitación; 6 - propia radiación térmica de onda larga de la matriz de pared; 7 - superficie receptora de rayos negros de la pared; 8 - persianas.

Los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se denominan activos, en los que el receptor solar es un dispositivo separado e independiente que no está relacionado con el edificio. Los sistemas solares activos se pueden subdividir:

por destino (suministro de agua caliente, sistemas de calefacción, sistemas combinados de suministro de calor y frío);

por tipo de refrigerante utilizado (líquido - agua, anticongelante y aire);

por duración del trabajo (todo el año, estacional);

de acuerdo con la solución técnica de los esquemas (uno, dos, múltiples bucles).

El aire es un refrigerante ampliamente utilizado que no se congela en toda la gama de parámetros operativos. Cuando se usa como portador de calor, es posible combinar sistemas de calefacción con un sistema de ventilación. Sin embargo, el aire es un refrigerante de baja capacidad calorífica, lo que conduce a un aumento del consumo de metal para la instalación de sistemas. calentamiento de aire en comparación con los sistemas de agua.

El agua es un refrigerante intensivo en calor y ampliamente disponible. Sin embargo, a temperaturas inferiores a 0°C es necesario añadir líquidos anticongelantes. Además, hay que tener en cuenta que el agua saturada de oxígeno provoca la corrosión de tuberías y aparatos. Pero el consumo de metal en los sistemas solares de agua es mucho menor, lo que contribuye en gran medida a su aplicación más amplia.

Los sistemas solares de agua caliente estacional suelen ser de un solo circuito y funcionan en verano y en los meses de transición, durante los períodos con una temperatura exterior positiva. Pueden tener una fuente de calor adicional o prescindir de ella, según el propósito del objeto de servicio y las condiciones de operación.

Los sistemas solares para calentar edificios suelen ser de doble circuito o, con mayor frecuencia, de varios circuitos, y se pueden usar diferentes portadores de calor para diferentes circuitos (por ejemplo, soluciones acuosas de líquidos anticongelantes en un circuito solar, agua en circuitos intermedios y aire). en un circuito de consumo).

Los sistemas solares combinados durante todo el año para el suministro de calor y frío de los edificios son de circuitos múltiples e incluyen una fuente adicional de calor en forma de un generador de calor tradicional que funciona con combustible orgánico o un transformador de calor.

diagrama de circuito El sistema de calefacción solar se muestra en la Figura 4.1.2. Incluye tres circuitos de circulación:

el primer circuito, compuesto por colectores solares 1, bomba de circulación 8 e intercambiador de calor líquido 3;

el segundo circuito, que consta de un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8 y un intercambiador de calor 3;

el tercer circuito, que consta de un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8, un intercambiador de calor agua-aire (calentador) 5.

Arroz. 4.1.2. Diagrama esquemático del sistema de calefacción solar: 1 - colector solar; 2 - tanque de almacenamiento; 3 - intercambiador de calor; 4 - edificio; 5 - calentador; 6 - suplente del sistema de calefacción; 7 - sistema de respaldo de suministro de agua caliente; ocho - bomba de circulación; 9 - ventilador.

El sistema de calefacción solar funciona de la siguiente manera. El refrigerante (anticongelante) del circuito receptor de calor, que se calienta en los colectores solares 1, ingresa al intercambiador de calor 3, donde el calor del anticongelante se transfiere al agua que circula en el espacio anular del intercambiador de calor 3 bajo la acción de la bomba 8 del circuito secundario. El agua calentada ingresa al tanque de almacenamiento 2. La bomba de suministro de agua caliente 8 toma agua del tanque de almacenamiento, la lleva, si es necesario, a la temperatura requerida en el duplicador 7 y entra al sistema de suministro de agua caliente del edificio. El tanque de almacenamiento se alimenta del suministro de agua.

Para calentar, la bomba del tercer circuito 8 suministra agua desde el tanque de almacenamiento 2 al calentador 5, a través del cual pasa aire con la ayuda de un ventilador 9 y, una vez calentado, ingresa al edificio 4. En el ausencia de radiación solar o falta de energía térmica generada por los colectores solares, el trabajo gira en respaldo 6.

La elección y el diseño de los elementos del sistema de suministro de calor solar en cada caso están determinados por factores climáticos, el propósito de la instalación, el modo de consumo de calor y los indicadores económicos.

4.2. Receptores solares de concentración

Los receptores solares de concentración son espejos esféricos o parabólicos (Fig. 4.2.1), fabricados en metal pulido, en cuyo foco se coloca un elemento receptor de calor (caldera solar), por donde circula el refrigerante. El agua o los líquidos que no se congelan se utilizan como portadores de calor. Cuando se usa como refrigerante de agua por la noche y durante período frío el sistema debe vaciarse para evitar que se congele.

Para garantizar una alta eficiencia del proceso de captura y conversión de la radiación solar, el receptor solar de concentración debe estar constantemente dirigido estrictamente al Sol. Para ello, el receptor solar está equipado con un sistema de seguimiento, que incluye un sensor de dirección del sol, una unidad de conversión de señal electrónica, un motor eléctrico con una caja de cambios para rotar la estructura del receptor solar en dos planos.

Arroz. 4.2.1. Receptores solares de concentración: a - concentrador parabólico; b – concentrador cilindroparabólico; 1 - rayos de sol; 2 - elemento receptor de calor (colector solar); 3 - espejo; 4 – mecanismo de accionamiento del sistema de seguimiento; 5 - tuberías de suministro y descarga del refrigerante.

La ventaja de los sistemas con receptores solares de concentración es la capacidad de generar calor a una temperatura relativamente alta (hasta 100 °C) e incluso vapor. Las desventajas incluyen el alto costo de construcción; la necesidad de una limpieza constante de las superficies reflectantes del polvo; trabajar solo durante el día y, por lo tanto, la necesidad de baterías grandes; alto consumo de energía para el accionamiento del sistema de seguimiento del curso del Sol, acorde con la energía generada. Estas deficiencias dificultan aplicación amplia activo sistemas de baja temperatura Calefacción solar con receptores solares de concentración. Recientemente, los receptores solares planos se utilizan con mayor frecuencia para sistemas de calefacción solar de baja temperatura.

4.3. Colectores solares planos

Colector solar de placa plana: un dispositivo con un panel absorbente de configuración plana y un aislamiento plano transparente para absorber la energía de la radiación solar y convertirla en calor.

Los colectores solares de placa plana (fig. 4.3.1) consisten en una cubierta de vidrio o plástico (simple, doble, triple), un panel absorbente de calor pintado de negro en el lado que mira hacia el sol, aislamiento en la parte posterior y una carcasa (metal, plástico , vidrio, madera).

Arroz. 4.3.1. Colector solar plano: 1 - rayos solares; 2 - acristalamiento; 3 - cuerpo; 4 - superficie receptora de calor; 5 - aislamiento térmico; 6 - sellador; 7 - propia radiación de onda larga de la placa receptora de calor.

Como panel receptor de calor, puede usar cualquier lámina de metal o plástico con canales para el refrigerante. Los paneles termorreceptores son de aluminio o acero de dos tipos: sheet-pipe y panel estampado (pipe in sheet). Los paneles de plástico debido a su fragilidad y rápido envejecimiento bajo la acción de la luz solar, así como debido a su baja conductividad térmica, no son muy utilizados.

Bajo la acción de la radiación solar, los paneles receptores de calor se calientan a temperaturas de 70-80 ° C, que superan la temperatura ambiente, lo que conduce a un aumento en la transferencia de calor por convección del panel en ambiente y su propia radiación al cielo. para lograr más altas temperaturas refrigerante, la superficie de la placa está cubierta con capas espectralmente selectivas que absorben activamente la radiación de onda corta del sol y reducen su propia radiación térmica en la parte de onda larga del espectro. Tales estructuras basadas en "níquel negro", "cromo negro", óxido de cobre sobre aluminio, óxido de cobre sobre cobre y otros son costosas (su costo a menudo es proporcional al costo del panel receptor de calor). Otra forma de mejorar el rendimiento de los colectores de placa plana es crear un vacío entre el panel absorbente de calor y el aislamiento transparente para reducir la pérdida de calor (colectores solares de cuarta generación).

La experiencia de operar instalaciones solares basadas en colectores solares ha revelado una serie de inconvenientes significativos de dichos sistemas. En primer lugar, este es el alto costo de los coleccionistas. El aumento de la eficiencia de su trabajo debido a los recubrimientos selectivos, el aumento de la transparencia del acristalamiento, la evacuación y el dispositivo del sistema de enfriamiento resultan económicamente no rentables. Una desventaja significativa es la necesidad de una limpieza frecuente del vidrio del polvo, lo que prácticamente excluye el uso de un colector en áreas industriales. Durante la operación a largo plazo de los colectores solares, especialmente en condiciones invernales, a menudo fallan debido a la expansión desigual de las áreas iluminadas y oscuras del vidrio debido a la violación de la integridad del acristalamiento. También hay un gran porcentaje de fallas en el colector durante el transporte y la instalación. Una desventaja significativa de los sistemas con colectores es también la carga desigual durante el año y el día. La experiencia de operación de colectores en las condiciones de Europa y la parte europea de Rusia con una alta proporción de radiación difusa (hasta 50%) mostró la imposibilidad de crear un sistema autónomo de suministro de agua caliente y calefacción durante todo el año. Todos los sistemas solares con colectores solares en latitudes medias requieren la instalación de grandes tanques de almacenamiento y la inclusión de una fuente de energía adicional en el sistema, lo que reduce el efecto económico de su uso. En este sentido, es más conveniente usarlos en áreas con una alta intensidad media de radiación solar (no inferior a 300 W/m2).

Oportunidades potenciales para el uso de la energía solar en Ucrania

En el territorio de Ucrania, la energía de la radiación solar para un día de luz anual promedio es en promedio de 4 kW ∙ hora por 1 m 2 (en días de verano- hasta 6 - 6,5 kW ∙ hora), es decir, alrededor de 1,5 mil kW ∙ hora por año para cada metro cuadrado. Esto es casi lo mismo que en Europa central, donde el uso de la energía solar está más extendido.

Además de las condiciones climáticas favorables en Ucrania, hay personal científico altamente calificado en el campo del uso de la energía solar. Tras el regreso del Prof. Boyko B.T. de la UNESCO, donde dirigió el programa internacional de la UNESCO sobre el uso de la energía solar (1973-1979), comenzó una intensa actividad científica y organizativa en el Instituto Politécnico de Kharkov (ahora la Universidad Técnica Nacional - KhPI) sobre el desarrollo de una nueva área científica y educativa de ciencia de materiales para energía solar. Ya en 1983, de acuerdo con la orden del Ministerio de Educación Superior de la URSS N 885 del 13 de julio de 1983, en el Instituto Politécnico de Kharkov, por primera vez en la práctica de la educación superior en la URSS, la formación de físicos con perfiles. en el campo de la ciencia de los materiales para la energía solar en el marco de la especialidad “Física de los Metales”. Esto sentó las bases para la creación en 1988 del departamento de posgrado “Ciencia Física de Materiales para Electrónica y Energía Solar” (FMEG). El Departamento de FMEG en colaboración con el Instituto de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Instrumentos (Kharkov) en el marco del programa espacial de Ucrania participó en la creación de silicio. paneles solares con eficiencia 13 - 14% para naves espaciales ucranianas.

Desde 1994, el Departamento FMEG, con el apoyo de la Universidad de Stuttgart y la Comunidad Europea, así como la Universidad Tecnológica de Zúrich y la Sociedad Nacional de Ciencias de Suiza, ha estado aceptando Participación activa en la investigación científica sobre el desarrollo de células solares de película.

Consumo ecología Señorial: La mayor parte del año tenemos que gastar dinero en calentar nuestras casas. En tal situación, cualquier ayuda no será superflua. La energía del sol es la más adecuada para estos fines: es absolutamente ecológica y gratuita.

La mayor parte del año tenemos que gastar dinero en calentar nuestros hogares. En tal situación, cualquier ayuda no será superflua. La energía del sol es la más adecuada para estos fines: es absolutamente ecológica y gratuita. Las tecnologías modernas permiten el calentamiento solar de una casa privada no solo en las regiones del sur, sino también en el carril central.

Lo que la tecnología moderna tiene para ofrecer

En promedio, 1 m2 de la superficie terrestre recibe 161 watts de energía solar por hora. Por supuesto, en el ecuador esta cifra será muchas veces mayor que en el Ártico. Además, la densidad de la radiación solar depende de la época del año. En la región de Moscú, la intensidad de la radiación solar en diciembre-enero difiere de mayo-julio en más de cinco veces. Sin embargo, los sistemas modernos son tan eficientes que pueden funcionar en casi cualquier lugar del mundo.

El problema de utilizar la energía de la radiación solar con Máxima eficiencia Se soluciona de dos formas: calentamiento directo en colectores térmicos y baterías solares fotovoltaicas.

Los paneles solares primero convierten la energía de la luz solar en electricidad y luego la transfieren a través de un sistema especial a los consumidores, como una caldera eléctrica.

Los colectores térmicos que se calientan bajo la acción de la luz solar calientan el refrigerante de los sistemas de calefacción y el suministro de agua caliente.

Hay varios tipos de colectores térmicos, incluyendo abiertos y sistemas cerrados, diseños planos y esféricos, concentradores de colectores hemisféricos y muchas otras opciones.

La energía térmica obtenida de los colectores solares se utiliza para calentar agua caliente o refrigerante del sistema de calefacción.

A pesar del claro avance en el desarrollo de soluciones para la captación, almacenamiento y aprovechamiento de la energía solar, existen ventajas y desventajas.

La eficiencia de la calefacción solar en nuestras latitudes es bastante baja, lo que se explica por el número insuficiente de días soleados para el funcionamiento regular del sistema.

Pros y contras de usar energía solar

La ventaja más obvia de usar energía solar es su disponibilidad. De hecho, incluso en el clima más sombrío y nublado, la energía solar se puede recolectar y utilizar.

La segunda ventaja es cero emisiones. De hecho, es la forma de energía más ecológica y natural. Los paneles y colectores solares no producen ruido. En la mayoría de los casos, se instalan en las cubiertas de los edificios, sin ocupar la superficie útil de una zona suburbana.

Las desventajas asociadas con el uso de la energía solar son la inconstancia de la iluminación. Por la noche, no hay nada que recolectar, la situación se ve agravada por el hecho de que el pico de la temporada de calefacción cae en las horas de luz más cortas del año.

Una desventaja significativa de la calefacción basada en el uso de colectores solares es la incapacidad de acumular energía térmica. Solo el tanque de expansión está incluido en el diagrama

Es necesario vigilar la limpieza óptica de los paneles, una ligera contaminación reduce drásticamente la eficiencia.

Además, no se puede decir que la operación de un sistema solar es totalmente gratuita, existen costos fijos por depreciación de equipos, operación de bomba de circulación y electrónica de control.

Colectores solares abiertos

Un colector solar abierto es un sistema de tubos que no está protegido de las influencias externas, por los que circula un refrigerante calentado directamente por el sol. El agua, el gas, el aire y el anticongelante se utilizan como portadores de calor. Los tubos se montan en una placa de soporte en forma de serpentina o se conectan en filas paralelas a la salida.

Los colectores solares de tipo abierto no pueden hacer frente a la calefacción de una casa privada. Debido a la falta de aislamiento, el refrigerante se enfría rápidamente. Se utilizan en verano principalmente para calentar agua en duchas o piscinas.

Los colectores abiertos generalmente no tienen aislamiento. El diseño es muy simple, por lo tanto, tiene un bajo costo y, a menudo, se realiza de forma independiente.

Debido a la falta de aislamiento, prácticamente no ahorran la energía recibida del sol, se caracterizan por una baja eficiencia. Se utilizan principalmente en período de verano para calentar agua en piscinas o duchas de verano. Se instalan en regiones soleadas y cálidas, con pequeñas diferencias en la temperatura del aire ambiente y agua caliente. Funciona bien solo en climas soleados y tranquilos.

El colector solar más simple con un disipador de calor hecho de una bahía. tubos de polimero, proporcionará el suministro de agua caliente en el país para el riego y las necesidades domésticas

Colectores solares tubulares

Los colectores solares tubulares se ensamblan a partir de tubos separados a través de los cuales corre agua, gas o vapor. Este es uno de los sistemas solares de tipo abierto. Sin embargo, el refrigerante ya está mucho mejor protegido de la negatividad externa. Especialmente en instalaciones de vacío, dispuestas según el principio de los termos.

Cada tubo se conecta al sistema por separado, paralelos entre sí. Si un tubo falla, es fácil reemplazarlo por uno nuevo. Toda la estructura se puede montar directamente sobre la cubierta del edificio, lo que facilita enormemente la instalación.

El colector tubular tiene una estructura modular. El elemento principal es un tubo de vacío, la cantidad de tubos varía de 18 a 30, lo que le permite seleccionar con precisión la potencia del sistema.

Una ventaja significativa de los colectores solares tubulares radica en la forma cilíndrica de los elementos principales, gracias a los cuales la radiación solar se captura durante todo el día sin el uso de costosos sistemas para seguir el movimiento de la luminaria.

Un revestimiento multicapa especial crea una especie de trampa óptica para los rayos del sol. El diagrama muestra parcialmente la pared exterior del matraz de vacío reflejando los rayos en las paredes del matraz interior.

Según el diseño de los tubos, se distinguen los colectores solares de pluma y coaxiales.

El tubo coaxial es un recipiente Diyur o un termo familiar. Están hechos de dos matraces entre los cuales se bombea el aire. La superficie interior de la bombilla interior está recubierta con un revestimiento altamente selectivo que absorbe eficazmente la energía solar.

La energía térmica de la capa selectiva interna se transfiere a un tubo de calor oa un intercambiador de calor interno hecho de placas de aluminio. En esta etapa, se producen pérdidas de calor no deseadas.

El tubo de la pluma es cilindro de vidrio con un absorbedor de plumas insertado en el interior.

Para un buen aislamiento térmico, se bombea aire fuera del tubo. La transferencia de calor desde el absorbedor ocurre sin pérdida, por lo que la eficiencia de los tubos de plumas es mayor.

Según el método de transferencia de calor, existen dos sistemas: de flujo directo y con un tubo de calor (heat pipe).

El termotubo es un recipiente sellado con un líquido volátil.

Dentro del termotubo hay un líquido volátil que absorbe el calor de pared interna matraz o de un absorbente de pluma. Bajo la acción de la temperatura, el líquido hierve y asciende en forma de vapor. Después de que el calor se cede al refrigerante de calefacción o agua caliente, el vapor se condensa en un líquido y fluye hacia abajo.

El agua a baja presión se usa a menudo como un líquido volátil.

Un sistema de flujo directo utiliza un tubo en forma de U a través del cual circula agua o un refrigerante del sistema de calefacción.

La mitad del tubo en forma de U está diseñada para refrigerante frío, la segunda toma el caliente. Cuando se calienta, el refrigerante se expande y entra al tanque de almacenamiento, proporcionando circulación natural. Al igual que con los sistemas de termotubos, el ángulo mínimo de inclinación debe ser de al menos 20⁰.

Los sistemas de flujo directo son más eficientes porque calientan inmediatamente el refrigerante.

Si se planea usar sistemas de colectores solares todo el año, luego se les bombean anticongelantes especiales.

Pros y contras de los colectores tubulares

El uso de colectores solares tubulares tiene una serie de ventajas y desventajas. El diseño de un colector solar tubular consta de los mismos elementos, que son relativamente fáciles de reemplazar.

ventajas:

baja pérdida de calor;
capacidad de trabajar a temperaturas de hasta -30⁰С;
desempeño efectivo a lo largo de las horas del día;
buen comportamiento en zonas de clima templado y frío;
viento bajo, justificado por la capacidad de los sistemas tubulares para pasar masas de aire a través de ellos;
la posibilidad de producir una alta temperatura del refrigerante.

Estructuralmente, la estructura tubular tiene una superficie de apertura limitada. Tiene las siguientes desventajas:

no es capaz de autolimpiarse de nieve, hielo, escarcha;
precio alto.

A pesar del alto costo inicial, los colectores tubulares se amortizan más rápido. Tienen una larga vida útil.

Colectores solares planos cerrados

El colector plano consta de un marco de aluminio, una capa absorbente especial: un absorbente, un revestimiento transparente, una tubería y un calentador.

Como absorbente, se utiliza una lámina de cobre ennegrecida, que se caracteriza por una conductividad térmica ideal para crear sistemas solares. Cuando la energía solar es absorbida por el absorbedor, la energía solar recibida por este se transfiere al portador de calor que circula a través del sistema de tubos adyacente al absorbedor.

Desde el exterior, el panel cerrado está protegido por una capa transparente. Está hecho de vidrio templado antichoque con un ancho de banda de 0,4-1,8 micras. Este rango representa la máxima radiación solar. El vidrio antichoque es una buena protección contra el granizo. En la parte trasera, todo el panel está aislado de forma segura.

Los colectores solares de placa plana se caracterizan por un rendimiento máximo y un diseño simple. Su eficiencia aumenta debido al uso de un absorbedor. Son capaces de captar la radiación solar directa y difusa.

La lista de ventajas de los paneles planos cerrados incluye:

simplicidad de diseño;
buen desempeño en regiones de clima cálido;
la capacidad de instalar en cualquier ángulo si hay dispositivos para cambiar el ángulo de inclinación;
la capacidad de autolimpiarse de la nieve y las heladas;
precio bajo

Los colectores solares de placa plana son especialmente ventajosos si su uso se planifica en la etapa de diseño. La vida útil de los productos de calidad es de 50 años.

Las desventajas incluyen:

altas pérdidas de calor;
gran peso;
mucho viento cuando los paneles están ubicados en ángulo con el horizonte;
limitaciones en el rendimiento a caídas de temperatura de más de 40 ° C.

El ámbito de aplicación de los colectores cerrados es mucho más amplio que el de las instalaciones solares de tipo abierto. En verano, son capaces de satisfacer plenamente la necesidad de agua caliente. En los días frescos que no están incluidos en los servicios públicos durante el período de calefacción, pueden funcionar en lugar de los calentadores de gas y eléctricos.

Comparación de características de colectores solares

El indicador más importante de un colector solar es la eficiencia. El rendimiento útil de los colectores solares de diferentes diseños depende de la diferencia de temperatura. Al mismo tiempo, los colectores de placa plana son mucho más baratos que los tubulares.

Los valores de eficiencia dependen de la calidad de fabricación del colector solar. El propósito del gráfico es mostrar la eficiencia de usar diferentes sistemas dependiendo de la diferencia de temperatura.

Al elegir un colector solar, debe prestar atención a una serie de parámetros que muestran la eficiencia y la potencia del dispositivo.

Hay varias características importantes para los colectores solares:

coeficiente de adsorción: muestra la relación entre la energía absorbida y el total;
factor de emisión - muestra la relación entre la energía transferida y la absorbida;
área total y de apertura;
eficiencia.

El área de apertura es el área de trabajo del colector solar. Un colector plano tiene un área de apertura máxima. El área de apertura es igual al área del absorbedor.

Formas de conectarse al sistema de calefacción.

Dado que los dispositivos que funcionan con energía solar no pueden proporcionar un suministro de energía estable y continuo, se necesita un sistema que sea resistente a estas deficiencias.

Para el centro de Rusia, los dispositivos solares no pueden garantizar un suministro estable de energía, por lo que se utilizan como un sistema adicional. La integración en un sistema de calefacción y agua caliente existente es diferente para un colector solar y una batería solar.

Diagrama de conexión del colector de calor

Dependiendo del propósito del uso del colector de calor, se utilizan diferentes sistemas de conexión. Puede haber varias opciones:

Opción de verano para el suministro de agua caliente.
Opción de invierno para suministro de calefacción y agua caliente

La versión de verano es la más sencilla y puede prescindir incluso de bomba de circulación, aprovechando la circulación natural del agua.

El agua se calienta en el colector solar y debido a la expansión térmica ingresa al tanque de almacenamiento o caldera. En este caso, se produce una circulación natural: el agua fría se aspira al lugar del agua caliente del tanque.

En invierno, a temperaturas negativas, no es posible calentar agua directamente. Un anticongelante especial circula a través de un circuito cerrado, asegurando la transferencia de calor del colector al intercambiador de calor en el tanque

Como todo sistema basado en la circulación natural, no funciona de forma muy eficiente, por lo que es necesario su cumplimiento. pendientes necesarias. Además, el tanque de almacenamiento debe ser más alto que el colector solar.

Para que el agua permanezca caliente el mayor tiempo posible, el tanque debe estar cuidadosamente aislado.

Si realmente desea lograr la operación más eficiente del colector solar, el diagrama de cableado se volverá más complicado.

Un refrigerante que no se congela circula a través del sistema de colector solar. La circulación forzada es proporcionada por una bomba controlada por un controlador.

El controlador controla el funcionamiento de la bomba de circulación en función de las lecturas de al menos dos sensores de temperatura. El primer sensor mide la temperatura en el tanque de almacenamiento, el segundo, en la tubería de suministro de refrigerante caliente del colector solar. Tan pronto como la temperatura en el tanque excede la temperatura del refrigerante, el controlador en el colector apaga la bomba de circulación, deteniendo la circulación del refrigerante a través del sistema.

A su vez, cuando la temperatura en el acumulador desciende por debajo del valor configurado, la caldera de calefacción se enciende.

Diagrama de conexión de la batería solar

Sería tentador aplicar un esquema similar para conectar una batería solar a la red eléctrica, como se implementa en el caso de un colector solar, acumulando la energía recibida durante el día. Desafortunadamente, para el sistema de suministro de energía de una casa privada, es muy costoso crear un paquete de baterías de suficiente capacidad. Por lo tanto, el diagrama de conexión es el siguiente.

Cuando se reduce la potencia corriente eléctrica de una batería solar, la unidad ATS (interruptor de transferencia automática) asegura la conexión de los consumidores a una red eléctrica común

Desde los paneles solares, la carga va al controlador de carga, que realiza varias funciones: proporciona una recarga constante de las baterías y estabiliza el voltaje. A continuación, la corriente eléctrica se suministra al inversor, donde tiene lugar la conversión. corriente continua CA monofásica de 12 V o 24 V a 220 V.

Por desgracia, nuestras redes eléctricas no están adaptadas para recibir energía, solo pueden funcionar en una dirección desde la fuente hasta el consumidor. Por este motivo, no podrás vender la electricidad producida o al menos hacer que el contador gire en sentido contrario.

El uso de paneles solares es beneficioso porque proporcionan más vista universal energía, pero al mismo tiempo no se puede comparar en eficiencia con los colectores solares. Sin embargo, estos últimos no tienen la capacidad de almacenar energía, a diferencia de las baterías solares fotovoltaicas.

Cómo calcular la potencia de colector necesaria

Cuando se calcula la capacidad requerida de un colector solar, muy a menudo se equivoca al hacer cálculos basados en la energía solar entrante en los meses más fríos del año.

El hecho es que en los meses restantes del año, todo el sistema se sobrecalentará constantemente. La temperatura del refrigerante en verano a la salida del colector solar puede alcanzar los 200°C calentado por vapor o gas, 120°C del anticongelante, 150°C del agua. Si el refrigerante hierve, se evaporará parcialmente. Como resultado, tendrá que ser reemplazado.

provisión de suministro de agua caliente no más del 70%;
provisión del sistema de calefacción no más del 30%.

El resto del calor necesario debe ser generado por un equipo de calefacción estándar. Sin embargo, con tales indicadores, se ahorra un promedio de alrededor del 40% por año en calefacción y suministro de agua caliente.

Energía generada por un tubo Sistema de vacío depende de la ubicación geográfica. El indicador de energía solar que cae por año en 1 m2 de terreno se llama insolación. Conociendo la longitud y el diámetro del tubo, puede calcular la apertura, el área de absorción efectiva. Queda por aplicar los coeficientes de absorción y emisión para calcular la potencia de un tubo al año.

Ejemplo de cálculo:

La longitud estándar del tubo es de 1800 mm, la longitud efectiva es de 1600 mm. Diámetro 58 mm. La apertura es el área sombreada creada por el tubo. Así, el área del rectángulo de sombra será:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928m2

La eficiencia del tubo central es del 80%, la insolación solar para Moscú es de aproximadamente 1170 kWh/m2 por año. Por lo tanto, un tubo funcionará por año:

W \u003d 0.0928 * 1170 * 0.8 \u003d 86.86 kW * h

Cabe señalar que este es un cálculo muy aproximado. La cantidad de energía generada depende de la orientación de la instalación, ángulo, temperatura media anual, etc. publicado

Clasificación y elementos principales de los sistemas solares.

Los sistemas de calefacción solar son sistemas que utilizan la radiación solar como fuente de energía térmica. Su diferencia característica con respecto a otros sistemas de calefacción de baja temperatura es el uso de un elemento especial: un receptor solar, diseñado para capturar la radiación solar y convertirla en energía térmica.

De acuerdo con el método de uso de la radiación solar, los sistemas de calefacción solar de baja temperatura se dividen en pasivos y activos.

Se denominan sistemas de calefacción solar pasivos, en los que el propio edificio o sus vallas individuales (edificio colector, muro colector, techo colector, etc.) sirven como elemento que recibe la radiación solar y la convierte en calor (Fig. 3.4)).

Arroz. 3.4. Sistema de calefacción solar pasivo de baja temperatura “pared colectora”: 1 – rayos solares; 2 – pantalla translúcida; 3 - amortiguador de aire; 4 - aire caliente; 5 - aire enfriado de la habitación; 6 - propia radiación térmica de onda larga de la matriz de pared; 7 - superficie receptora de rayos negros de la pared; 8 - persianas.

- por finalidad (suministro de agua caliente, sistemas de calefacción, sistemas combinados de suministro de calor y frío);

- por tipo de refrigerante utilizado (líquido - agua, anticongelante y aire);

- por duración del trabajo (todo el año, estacional);

- según la solución técnica de los esquemas (uno, dos, múltiples bucles).

El aire es un refrigerante ampliamente utilizado que no se congela en toda la gama de parámetros operativos. Cuando se usa como portador de calor, es posible combinar sistemas de calefacción con un sistema de ventilación. Sin embargo, el aire es un portador de calor de baja capacidad calorífica, lo que conduce a un aumento en el consumo de metal para la instalación de sistemas de calefacción por aire en comparación con los sistemas de agua.

En la Figura 3.5 se muestra un diagrama esquemático de un sistema de calefacción solar. Incluye tres circuitos de circulación:

- el primer circuito, compuesto por colectores solares 1, bomba de circulación 8 e intercambiador de calor líquido 3;

- el segundo circuito, compuesto por un acumulador 2, una bomba de circulación 8 y un intercambiador de calor 3;

- el tercer circuito, que consta de un tanque de almacenamiento 2, una bomba de circulación 8, un intercambiador de calor agua-aire (calentador) 5.

Arroz. 3.5. Diagrama esquemático del sistema de calefacción solar: 1 - colector solar; 2 - tanque de almacenamiento; 3 - intercambiador de calor; 4 - edificio; 5 - calentador; 6 - suplente del sistema de calefacción; 7 - sistema de respaldo de suministro de agua caliente; 8 - bomba de circulación; 9 - ventilador.

Receptores solares de concentración

Los receptores solares de concentración son espejos esféricos o parabólicos (Fig. 3.6), fabricados en metal pulido, en cuyo foco se coloca un elemento receptor de calor (caldera solar), a través del cual circula el refrigerante. El agua o los líquidos que no se congelan se utilizan como portadores de calor. Cuando se utilice agua como portador de calor durante la noche y durante el período frío, se debe vaciar el sistema para evitar que se congele.

La ventaja de los sistemas con receptores solares de concentración es la capacidad de generar calor a una temperatura relativamente alta (hasta 100 °C) e incluso vapor. Las desventajas incluyen el alto costo de construcción; la necesidad de una limpieza constante de las superficies reflectantes del polvo; trabajar solo durante el día y, por lo tanto, la necesidad de baterías grandes; alto consumo de energía para el accionamiento del sistema de seguimiento del curso del Sol, acorde con la energía generada. Estas deficiencias dificultan el uso generalizado de sistemas activos de calefacción solar de baja temperatura con receptores solares de concentración. Recientemente, los receptores solares planos se utilizan con mayor frecuencia para sistemas de calefacción solar de baja temperatura.

Colectores solares planos

Los colectores solares de placa plana (Fig. 3.7) consisten en una cubierta de vidrio o plástico (simple, doble, triple), un panel absorbente de calor pintado de negro en el lado que mira hacia el sol, aislamiento en la parte posterior y una carcasa (metal, plástico, vidrio , madera).

Arroz. 3.6 Receptores solares de concentración: a - concentrador parabólico; b – concentrador cilindroparabólico; 1 - rayos de sol; 2 - elemento receptor de calor (colector solar); 3 - espejo; 4 – mecanismo de accionamiento del sistema de seguimiento; 5 - tuberías de suministro y descarga del refrigerante.

Arroz. 3.7. Colector solar plano: 1 - rayos solares; 2 - acristalamiento; 3 - cuerpo; 4 - superficie receptora de calor; 5 - aislamiento térmico; 6 - sellador; 7 - propia radiación de onda larga de la placa receptora de calor.

Bajo la acción de la radiación solar, los paneles receptores de calor se calientan a temperaturas de 70-80 °C, que superan la temperatura ambiente, lo que provoca un aumento de la transferencia de calor por convección del panel al medio ambiente y su propia radiación al medio ambiente. cielo. Para lograr temperaturas de refrigerante más altas, la superficie de la placa se cubre con capas espectralmente selectivas que absorben activamente la radiación de onda corta del sol y reducen su propia radiación térmica en la parte de onda larga del espectro. Tales estructuras basadas en "níquel negro", "cromo negro", óxido de cobre sobre aluminio, óxido de cobre sobre cobre y otros son costosas (su costo a menudo es proporcional al costo del panel receptor de calor). Otra forma de mejorar el rendimiento de los colectores de placa plana es crear un vacío entre el panel absorbente de calor y el aislamiento transparente para reducir la pérdida de calor (colectores solares de cuarta generación).

La calefacción solar es una forma de calentar un edificio residencial, que se está volviendo cada vez más popular en muchos países del mundo, en su mayoría desarrollados. El mayor éxito en el campo de la energía solar térmica hoy puede presumir en los países de Europa occidental y central. En el territorio de la Unión Europea durante la última década, ha habido un crecimiento anual en la industria de las energías renovables en un 10-12%. Este nivel de desarrollo es un indicador muy significativo.

Batería solar

Una de las aplicaciones más obvias de la energía solar es su uso para calentar agua y aire (como portadores de calor). En las regiones climáticas donde prevalece el clima frío, por vida cómoda se requiere gente para calcular y organizar los sistemas de calefacción para cada edificio residencial. Deben tener suministro de agua caliente para diversas necesidades, además, las casas necesitan calefacción. Por supuesto, la mejor opción aquí habrá una aplicación de un esquema donde operan sistemas automatizados de suministro de calor.

Las empresas industriales requieren grandes volúmenes de agua caliente diaria en el proceso de producción. Como ejemplo, podemos citar a Australia, donde casi el 20 por ciento de toda la energía consumida se gasta en calentar el fluido de transferencia de calor a una temperatura que no supera los 100 o C. Por ello, en algunos de los países desarrollados de Occidente, y en mayor medida en Israel, Norteamérica, Japón y, por supuesto, en Australia, la producción de sistemas de calefacción solar se está expandiendo muy rápidamente.

En un futuro próximo, sin duda, el desarrollo de la energía se orientará a favor del aprovechamiento de la radiación solar. La densidad de la radiación solar en superficie de la Tierra promedia 250 vatios por metro cuadrado. Y ello a pesar de que dos vatios por metro cuadrado son suficientes para satisfacer las necesidades económicas de una persona en las zonas menos industriales.

La diferencia ventajosa entre la energía solar y otras industrias energéticas que utilizan procesos de combustión de combustibles fósiles es el respeto por el medio ambiente de la energía recibida. Trabajar equipos solares no resulta en la separación emisiones nocivas en la atmosfera

Selección de esquema de aplicación de equipos, sistemas pasivos y activos

Existen dos esquemas para utilizar la radiación solar como sistema de calefacción para una vivienda. Estos son sistemas activos y pasivos. Sistemas pasivos de calefacción solar: aquellos en los que el elemento que absorbe directamente la radiación solar y genera calor a partir de ella es la estructura de la casa en sí o sus partes individuales. Estos elementos pueden ser una cerca, un techo, partes separadas de un edificio construido sobre la base de un determinado esquema. Los sistemas pasivos no utilizan partes mecánicas móviles.

Los sistemas activos funcionan sobre la base del esquema de calefacción del hogar opuesto, utilizan activamente dispositivos mecánicos (bombas, motores, cuando los usan, también calculan la potencia requerida).

Los más simples en diseño y menos costosos en términos financieros al instalar un circuito son los sistemas pasivos. Dichos circuitos de calefacción no requieren la instalación de dispositivos adicionales para la absorción y posterior distribución de la radiación solar en el sistema de calefacción del hogar. El funcionamiento de tales sistemas se basa en el principio de calentamiento directo del espacio habitable directamente a través de las paredes que transmiten la luz ubicadas en el lado sur. Las superficies exteriores de los elementos de cercado de la casa, que están equipados con una capa de pantallas transparentes, realizan una función de calefacción adicional.

Para iniciar el proceso de conversión de la radiación solar en energía térmica se utiliza un sistema de estructuras basado en el uso de receptores solares con superficie transparente, donde el “efecto invernadero” juega la función principal, se aprovecha la capacidad del vidrio para retener la radiación térmica. , lo que aumenta la temperatura dentro de la habitación.

Cabe señalar que el uso de uno solo de los tipos de sistemas puede no estar totalmente justificado. A menudo, un cálculo cuidadoso muestra que se puede lograr una reducción significativa en la pérdida de calor y una reducción en las necesidades energéticas de un edificio mediante el uso de sistemas integrados. Trabajo general Tanto los sistemas activos como los pasivos al combinar cualidades positivas darán el máximo efecto.

Un cálculo de eficiencia de uso común muestra que el uso pasivo de la radiación solar proporcionará aproximadamente del 14 al 16 por ciento de las necesidades de calefacción de su hogar. Tal sistema será una parte importante del proceso de generación de calor.

Sin embargo, a pesar de ciertas rasgos positivos sistemas pasivos, las principales posibilidades para satisfacer plenamente las necesidades del edificio en calor, todavía es necesario utilizar activos equipo de calefacción. Sistemas cuya función es directamente la absorción, acumulación y distribución de la radiación solar.

Planificación y cálculo

Calcular la posibilidad de instalar sistemas activos de calefacción con energía solar (células solares cristalinas, colectores solares), preferiblemente en la etapa de diseño del edificio. Pero aún así, este momento no es obligatorio, la instalación de dicho sistema también es posible en una tarea existente, independientemente del año de su construcción (la base para el éxito es el cálculo correcto de todo el esquema).

La instalación de equipos se lleva a cabo en el lado sur de la casa. Esta ubicación crea las condiciones para la máxima absorción de la radiación solar entrante en invierno. Las fotocélulas que convierten la energía del sol y están instaladas en una estructura fija son más efectivas cuando están montadas con respecto a la superficie terrestre en un ángulo igual a la ubicación geográfica del edificio calentado. El ángulo del techo, el grado de giro de la casa hacia el sur: estos son puntos importantes que deben tenerse en cuenta al calcular todo el esquema de calefacción.

Las fotocélulas solares y los colectores solares deben instalarse lo más cerca posible del lugar de consumo de energía. Recuerde que cuanto más cerca construya un baño y una cocina, menor será la pérdida de calor (en este caso, puede arreglárselas con un colector solar que calentará ambas habitaciones). El criterio principal para evaluar la selección del equipo que necesita es su eficiencia.

Los sistemas de calefacción solar activos se dividen en los siguientes grupos de acuerdo con los siguientes criterios:

El uso de un circuito de respaldo;
Estacionalidad del trabajo (durante todo el año o en una temporada determinada);
Propósito funcional - calefacción, suministro. agua caliente y sistemas combinados;
El portador de calor utilizado es líquido o aire;
Solución técnica aplicada para el número de circuitos (1, 2 o más).

Los datos económicos generales servirán como el factor principal para elegir uno de los tipos de equipos. Un cálculo térmico competente de todo el sistema lo ayudará a decidir correctamente. El cálculo debe realizarse teniendo en cuenta los indicadores de cada habitación específica donde se planea la organización de la calefacción solar y (o) el suministro de agua caliente. Es necesario tener en cuenta la ubicación del edificio, las condiciones climáticas naturales, el tamaño del costo del recurso energético desplazado. El cálculo correcto y la elección exitosa del esquema de organización del suministro de calor es la clave para la viabilidad económica del uso de equipos de energía solar.

Sistema de calefacción solar

El esquema de calefacción más común utilizado es la instalación de colectores solares, que permiten la acumulación de energía absorbida en un contenedor especial: una batería.

Hasta la fecha, los más extendidos son los esquemas de calefacción de doble circuito para locales residenciales, en los que se instala un sistema de circulación forzada del refrigerante en el colector. El principio de su trabajo es el siguiente. El agua caliente se suministra desde la parte superior. tanque de almacenamiento, el proceso ocurre automáticamente de acuerdo con las leyes de la física. Frío agua corriendo se suministra por presión a la parte inferior del depósito, esta agua desplaza el agua calentada recogida en la parte superior del depósito, que luego entra en el sistema de suministro de agua caliente de la casa para satisfacer sus necesidades domésticas y de calefacción.

Para una casa unifamiliar se suele instalar un tanque de almacenamiento con una capacidad de 400 a 800 litros. Para calentar el portador de calor de tales volúmenes, dependiendo de condiciones naturales se requiere para calcular correctamente el área de superficie del colector solar. También es necesario justificar económicamente el uso del equipo.

El conjunto estándar de equipos para montar un sistema de calefacción solar es el siguiente:

Directamente el propio colector solar;
Sistema de montaje (soportes, vigas, soportes);
tanque de almacenamiento;
Tanque que compensa el exceso de expansión del portador térmico;
Dispositivo de control de bombas;
bomba (juego de válvulas);
Sensores de temperatura;
Dispositivos de intercambio de calor (utilizados en esquemas con grandes volúmenes);
Tubos con aislamiento térmico;
Accesorios de seguridad y control;
Adecuado.

Sistema basado en paneles absorbentes de calor. Dichos paneles, por regla general, se utilizan en la etapa de nueva construcción. Para su instalación, es necesario construir una estructura especial llamada techo caliente. Esto significa que los paneles deben construirse directamente en la estructura del techo, mientras se usan los elementos del techo como elementos integrales del recinto del equipo. Tal instalación reducirá sus costos para crear un sistema de calefacción, sin embargo, requerirá un trabajo de alta calidad para impermeabilizar las juntas de los dispositivos y el techo. Esta forma de instalar el equipo requerirá que diseñe y planifique cuidadosamente todas las etapas del trabajo. Es necesario solucionar muchos problemas relacionados con tuberías, colocación de un tanque de almacenamiento, instalación de una bomba, ajuste de pendientes. Se tendrán que resolver muchos problemas de instalación si el edificio no se gira hacia el sur de la manera más exitosa.

En general, el proyecto sistemas solares el calentamiento será diferente de los demás en diversos grados. Solo los principios básicos del sistema permanecerán sin cambios. Por lo tanto, es imposible dar una lista exacta de las piezas necesarias para la instalación completa de todo el sistema, ya que durante el proceso de instalación puede ser necesario utilizar elementos adicionales y materiales

Sistemas de calentamiento de líquidos

En los sistemas que funcionan sobre la base de un portador de calor líquido, el agua ordinaria se utiliza como medio de almacenamiento. La absorción de energía tiene lugar en los colectores solares. diseño plano. La energía se almacena en un tanque de almacenamiento y se utiliza según sea necesario.

Para transferir energía desde el dispositivo de almacenamiento al edificio, se utiliza un intercambiador de calor agua-agua o agua-aire. El sistema de suministro de agua caliente está equipado con un tanque adicional, que se denomina tanque de precalentamiento. El agua se calienta en él debido a la radiación solar y luego ingresa a un calentador de agua convencional.

Sistema de calentamiento de aire

Tal sistema utiliza aire como portador de calor. El refrigerante se calienta en un colector solar plano y luego el aire caliente ingresa a la habitación calentada o a un dispositivo de almacenamiento especial, donde la energía absorbida se almacena en una boquilla especial, que se calienta con el aire caliente entrante. Gracias a esta característica, el sistema continúa suministrando calor a la casa incluso por la noche cuando la radiación solar no está disponible.

Sistemas con circulación forzada y natural

La base del funcionamiento de los sistemas con circulación natural es el movimiento independiente del refrigerante. Bajo la influencia del aumento de la temperatura, pierde densidad y por lo tanto tiende a parte superior dispositivos. La diferencia de presión resultante hace que el equipo funcione.

La parte principal de los costos de mantenimiento propia casa contabilizado por los costos de calefacción. ¿Por qué no utilizar la energía gratuita de fuentes naturales, como el sol, para calentar el edificio? ¡Después de todo, la tecnología moderna lo hace posible!

Para acumular la energía de la luz solar, se utilizan paneles solares especiales instalados en el techo de la casa. Una vez recibida, esta energía se transforma en energía eléctrica, que luego diverge por la red y se utiliza, como en nuestro caso, en aparatos de calefacción.

En comparación con otras fuentes de energía, estándar, autónoma y alternativa, las ventajas de los paneles solares son obvias:

prácticamente libre de usar;
independencia de las empresas de suministro de energía;
la cantidad de energía recibida se regula fácilmente cambiando la cantidad de paneles solares en el sistema;
larga vida útil (unos 25 años) de las células solares;
falta de mantenimiento sistemático.

Por supuesto, esta tecnología tiene sus inconvenientes:

dependencia de las condiciones climáticas;
la presencia de equipos adicionales, incluidas baterías voluminosas;
costo bastante alto, lo que aumenta el período de recuperación;
La sincronización del voltaje de la batería con el voltaje de la subestación local requiere la instalación de equipos especiales.

Aplicación de paneles solares.

Las baterías que convierten la energía solar se montan directamente en la superficie del techo de la casa conectándolas entre sí para formar un sistema de la potencia requerida. Si la configuración del techo u otras características estructurales no permiten que se fijen directamente, entonces se instalan bloques de marco en el techo o incluso en las paredes. Como opción, es posible instalar el sistema en racks separados en las cercanías de la casa.

Los paneles solares son un generador de energía eléctrica, que se libera en el proceso de reacciones fotovoltaicas. Baja eficiencia de los elementos del circuito. con área total 15-18 metros cuadrados m, sin embargo, le permite calentar habitaciones cuya superficie supera los 100 metros cuadrados. ¡metro! Cabe resaltar que tecnología moderna Estos equipos permiten aprovechar la energía del sol incluso durante períodos de nubosidad moderada.

Además de la instalación de paneles solares, la implementación del sistema de calefacción requiere la instalación de elementos adicionales:

un dispositivo para la selección de corriente eléctrica de baterías;
convertidor primario;
controladores para células solares;
baterías con su propio controlador, que cambiará automáticamente el sistema a la red de la subestación en caso de una falta crítica de carga;
un dispositivo para convertir la corriente eléctrica continua en corriente alterna.

La mayoría Mejor opción sistema de calefacción cuando se utiliza fuente alternativa energía - sistema eléctrico. Esto le permitirá calentar habitaciones grandes instalando pisos conductivos. Además, el sistema eléctrico permite la flexibilidad de cambiar régimen de temperatura en locales residenciales, y también elimina la necesidad de instalar radiadores voluminosos y tuberías debajo de las ventanas.

A ideal la instalación eléctrica de calefacción con energía solar debe estar equipada adicionalmente con termostato y controladores automáticos de temperatura en todas las habitaciones.

Aplicación de colectores solares.

Los sistemas de calefacción basados en colectores solares le permiten calentar no solo edificios residenciales y casas de campo, sino también complejos hoteleros completos e instalaciones industriales.

Dichos colectores, cuyo principio se basa en el "efecto invernadero", acumulan energía solar para su uso posterior prácticamente sin pérdidas. Esto permite una serie de posibilidades:

proporcionar locales residenciales con calefacción completa;
establecer un modo autónomo de suministro de agua caliente;
implementar calentamiento de agua en piscinas y saunas.

El trabajo de un colector solar es convertir la energía de la radiación solar que ingresa a un espacio cerrado en energía térmica, la cual se acumula y almacena durante mucho tiempo. El diseño de los colectores no permite que la energía almacenada se escape a través de la instalación transparente. El sistema de calefacción central hidráulica utiliza el efecto termosifón, por lo que el líquido calentado desplaza al más frío, lo que obliga a este último a trasladarse al lugar de calentamiento.

Hay dos implementaciones de la tecnología descrita:

colector plano;
múltiple de vacío.

El más común es un colector solar plano. Debido a su diseño simple, se utiliza con éxito para calentar espacios en edificios residenciales y sistemas de calentamiento de agua domésticos. El dispositivo consta de una placa absorbente de energía montada en un panel acristalado.

El segundo tipo, el colector de vacío de transferencia directa de calor, es un tanque de agua con tubos colocados en ángulo, a través de los cuales sube el agua calentada para hacer espacio para el líquido frío. Esta convección natural provoca la circulación continua del fluido de trabajo en el circuito colector cerrado y la distribución del calor por todo el sistema de calefacción.

Otra configuración de colector de vacío es una cerrada tubos de cobre con un líquido especial de bajo punto de ebullición. Cuando se calienta, este líquido se evapora, absorbiendo el calor de los tubos metálicos. Los vapores elevados hacia arriba se condensan con la transferencia de energía térmica al refrigerante: agua en el sistema de calefacción o el elemento principal del circuito.

A la hora de implementar la calefacción del hogar mediante el uso de energía solar, es necesario tener en cuenta la posible reestructuración del techo o paredes del edificio para obtener el máximo efecto. El proyecto debe tener en cuenta todos los factores: desde la ubicación y el oscurecimiento de la estructura hasta los indicadores meteorológicos geográficos de la zona.