Scaldacqua Solare Fai Da Te: Diagramma, Dispositivo, Ecc. + Video

2024 Autore: Bailey Albertson | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 13:01

Scaldacqua solare: la possibilità di utilizzare un geocollettore e l'autoproduzione del dispositivo

Il sole è la più grande fonte di energia sicura e gratuita. E se prima le persone non potevano usarlo, ora ci sono tecnologie che aiutano a fornire una casa con calore e acqua calda solo a scapito del sole. Usare i collezionisti è un modo economico ed economico per rendere più confortevole una casa di campagna. Hai solo bisogno di scegliere il collettore solare giusto (o realizzarlo da solo) e quindi introdurlo nel sistema di riscaldamento esistente.

Soddisfare

• 1 Che cos'è uno scaldacqua solare

  1.1 Ambito di utilizzo degli impianti solari

• 2 Tipi di collettori solari

  • 2.1 Tabella: caratteristiche comparative dei collettori piani e sottovuoto
  • 2.2 Caratteristiche degli scaldacqua solari a schermo piatto
  • 2.3 Caratteristiche dei collettori sottovuoto

• 3 In quale sistema integrare uno scaldacqua solare

  • 3.1 Tipi di circolazione
  • 3.2 Selezione del tipo di circuito di circolazione

• 4 Come realizzare un collettore solare piatto con le tue mani

  • 4.1 Strumenti e materiali per il lavoro
  • 4.2 Video: come realizzare uno scaldacqua solare con tubo di rame piatto
  • 4.3 Installazione del collettore solare
  • 4.4 Manutenzione del collettore solare
• 5 Video: istruzioni per il montaggio di un collettore solare da lattine di alluminio

Cos'è uno scaldacqua solare

Un collettore (scaldabagno) è un dispositivo che raccoglie l'energia dai raggi del sole e la converte in calore. Il sole riscalda il refrigerante nel collettore, che viene quindi utilizzato per la fornitura di acqua calda e il riscaldamento o la generazione di elettricità.

I moderni scaldacqua solari possono essere complessi, ma qualsiasi proprietario di una casa privata può realizzare autonomamente un dispositivo per le proprie esigenze. La cosa principale è capire a cosa serve questo dispositivo.

Tre collettori soddisfano pienamente il fabbisogno di acqua calda e riscaldamento della famiglia

Ambito di utilizzo degli impianti solari

Nel nostro paese, la frase scaldacqua solare è ancora associata a un serbatoio nero sul tetto di una cabina doccia estiva, ma questa tecnologia è utilizzata con successo in tutto il mondo. I collettori solari sono comuni nelle regioni meridionali dell'Europa. I residenti di case private in Italia, Spagna e Grecia sono tenuti per legge a utilizzare scaldacqua solari. Nemmeno la Cina è in ritardo rispetto all'Occidente. Lì, gli scaldacqua solari sono installati sui tetti dei grattacieli e forniscono acqua calda a tutti gli appartamenti. Nel 2000 c'erano così tante centrali solari nel mondo che messe insieme occuperebbero più di 71 milioni di m ². Quasi 15 milioni di m ² di loro sarebbero europei.

I collettori solari sottovuoto occupano quasi completamente i tetti dei nuovi edifici cinesi

Tali dispositivi sono utilizzati per l'approvvigionamento di acqua calda di locali domestici ed edifici industriali, riscaldamento di case private, edifici amministrativi, officine. Sono più richiesti nelle industrie alimentari e tessili, poiché è in quest'area che ci sono molti processi di produzione che utilizzano acqua calda.

Nel settore privato, ogni persona dalla Germania ha 0,14 m ² di superficie del collettore solare, dall'Austria - 0,45 m ², da Cipro - 0,8 m ² e dalla Russia - 0,0002 m ². L'intensità della luce solare in Russia è di soli 0,5 kWh / m ^{2 in} meno rispetto al sud della Germania. Ciò significa che la scarsa popolarità dei collettori solari nelle regioni settentrionali non è dovuta a ragioni geografiche.

Anche l'acqua della piscina può essere riscaldata con un ampio sistema di collettori

Tipi di collettori solari

Gli ingegneri hanno sviluppato concentratori a riflettore piatto, tubolare con vuoto, parabolici, torri aeree, solari e altri tipi di installazioni. I più popolari per scopi domestici sono gli scaldacqua piatti e sottovuoto.

Tabella: caratteristiche comparative dei collettori piani e sottovuoto

Collettore piatto	Collettore del vuoto
Facile da fare con le tue mani da materiali di scarto.	Prodotto in un ambiente industriale o assemblato da parti di fabbrica.
Si ripaga rapidamente.	Ripaga tre volte più a lungo che piatto.
Meno probabilità di surriscaldamento quando fa caldo.	Impedisce al calore accumulato di tornare nell'ambiente.
Funziona efficacemente in estate o in paesi con climi caldi.	Adatto alle regioni fredde, lavora in inverno a temperature fino a -30 o C.
Ha un'elevata deriva, quindi una forte raffica di vento può spazzarla via dal tetto.	Il vento passa liberamente tra i tubi a vuoto, quindi la probabilità che il collettore non venga colpito dalla tempesta è maggiore.
Si pulisce da neve, brina e ghiaccio.	La produttività è 2-3 volte superiore a quella di un collettore piano (con aree uguali).

Caratteristiche degli scaldacqua solari a schermo piatto

Il dispositivo è un pannello, all'interno del quale sono presenti tubi di rame con un rivestimento scuro. Riscaldano l'acqua, che viene poi raccolta in un serbatoio e utilizzata per la fornitura di acqua calda (fornitura di acqua calda). Se crei tu stesso il collettore, i componenti costosi possono essere sostituiti con i materiali disponibili:

• invece di tubi di rame, puoi prendere acciaio, polietilene o solo un radiatore da un vecchio frigorifero;
• un telaio di legno può sostituire uno di metallo, anche se pesa di più;
• l'assorbitore cromato sostituirà la solita vernice nera;
• una lastra di vetro o di policarbonato cellulare servirà bene come copertura protettiva e la schiuma fungerà da riscaldatore.

L'importante è garantire la tenuta del pannello, ma per questo è sufficiente sigillare tutte le cuciture con silicone da costruzione. Lo svantaggio principale di tali dispositivi è che il refrigerante riscaldato irradia calore nell'aria e si raffredda leggermente prima di entrare nel serbatoio di stoccaggio. L'utilizzo dell'isolamento termico e la sigillatura delle cuciture sono studiati per contrastare proprio questo effetto.

Le parti costose di un collettore industriale possono essere sostituite con controparti più economiche, ad esempio, è possibile utilizzare tubi di acciaio al posto di tubi di rame e il telaio del dispositivo può essere in legno

Se l'acqua non viene prelevata dal collettore piano, in una calda giornata di sole può riscaldarsi fino a 190–210 ^o C, il che può portare alla rottura dei tubi con un refrigerante o elementi di collegamento. Per chi utilizza saltuariamente uno scaldacqua solare, è importante installare un serbatoio di accumulo in grado di eliminare la pressione in eccesso nelle tubazioni. Un'altra opzione è utilizzare olio minerale anziché acqua come dissipatore di calore. Il suo punto di ebollizione è più alto, il che riduce il rischio di danni al sistema. In questo caso, è necessario uno scambiatore di calore, in cui l'olio trasferirà il calore accumulato all'acqua senza contatto diretto.

Caratteristiche dei collettori sottovuoto

Questo tipo di scaldacqua solare è costituito da singoli tubi, ciascuno dei quali si trova in un ambiente senz'aria. Questo design ha permesso di ridurre le perdite di calore nel percorso dal collettore al serbatoio di accumulo e aumentare l'efficienza del sistema. Grazie a questo, i collettori sottovuoto funzionano perfettamente durante il cambio di stagione (autunno, primavera) e in inverno.

Il collettore del vuoto è costituito da tubi posti in un ambiente senz'aria

I tubi di rame sono utilizzati anche negli scaldacqua solari sottovuoto, poiché questo materiale fornisce allo stesso tempo un buon trasferimento di calore e igiene. Il resto degli elementi sono simili: vetro (borosilicato per una migliore trasmissione del calore), sotto di esso c'è uno strato assorbente nero, un tubo con un refrigerante e un substrato. È più facile garantire la tenuta del sistema, poiché c'è solo una cucitura: il collegamento tra il tubo e il serbatoio di stoccaggio.

Tubi separati sono collegati al tubo principale dello scaldacqua a vuoto

L'acqua fredda si riscalda gradualmente dal contatto alternato con tubi di rame caldi. Questo è l'unico modo per dissipare il calore da un impianto solare sottovuoto, quindi è importante fornire un flusso regolare di acqua fredda, ovvero utilizzare acqua calda durante tutto il giorno. L'antigelo viene utilizzato come refrigerante nei collettori solari sottovuoto per aumentare la durata del sistema. Tollera il riscaldamento a 300 ^della C e non congelare quando un giorno nuvoloso la temperatura del dispositivo è ridotta a -40 ^a S.

È impossibile creare un collettore solare sottovuoto a tutti gli effetti con le proprie mani: realizzare un tubo a pareti spesse in vetro borosilicato è impensabile in condizioni artigianali. Pertanto, un'opzione più affidabile sarebbe quella di acquistare fiaschi di fabbrica (sono offerte varietà coassiali e di piume) e assemblare lo scaldacqua solare in loco. Ma poiché anche questo lavoro richiede notevoli capacità di fabbro, è meglio acquistare un prodotto finito con una garanzia del produttore.

In quale sistema integrare uno scaldacqua solare

Affinché l'acqua calda inizi a fuoriuscire dal rubinetto, è importante non solo scegliere un collettore, ma anche creare un intero sistema per esso da un serbatoio di stoccaggio, tubi di collegamento, rubinetti e altri elementi.

Tipi di circolazione

Determinare se è possibile installare il serbatoio di stoccaggio sopra il livello del collettore. Dipende da quale dei due tipi di circolazione sarà nel sistema.

1. La circolazione naturale si crea a causa della differenza di densità tra acqua fredda e calda. Il liquido riscaldato tende a salire, il che determina la posizione del serbatoio di stoccaggio. Se il tetto è complesso, scegli un luogo ben illuminato per il collettore e posiziona il serbatoio sotto il colmo.

   

   Con la circolazione naturale, l'acqua si muove attraverso il sistema a causa della differenza di densità tra acqua fredda e calda.

2. Gli impianti a circolazione forzata funzionano grazie ad una pompa che pompa acqua calda in un serbatoio predisposto. In questo caso diventa possibile posizionare gli elementi dell'impianto distanti tra loro, ad esempio per mettere un serbatoio di stoccaggio nel sottotetto o nel seminterrato. È migliore per l'esterno e richiede meno sforzo per isolare il serbatoio stesso. Ma i tubi che portano dal collettore al serbatoio devono essere dotati di isolamento termico, altrimenti c'è il rischio di perdere tutto il calore lungo il percorso. La circolazione forzata richiede l'uso dell'elettricità, quindi se non c'è elettricità nella dacia, o se l'elettricità si spegne spesso, questa opzione non funzionerà.

   

   Negli impianti a circolazione forzata l'acqua calda è mossa da una pompa

Se si decide di utilizzare un olio termovettore nel collettore, prevedere una pompa per la circolazione forzata. Altrimenti, a causa del basso coefficiente di espansione dell'olio, il sistema semplicemente non funzionerà.

Selezione del tipo di circuito di circolazione

Tre tipi di sistemi sono comuni:

1. Anello aperto. Questo è il modo più semplice per fornire acqua calda alla tua casa. La sua principale differenza è che il liquido di raffreddamento nel collettore è necessariamente acqua. In primo luogo, si riscalda in tubi, quindi entra nel serbatoio di stoccaggio e quindi direttamente nel rubinetto in cucina o in bagno. Cioè, l'acqua non circola in cerchio, ma una nuova porzione viene riscaldata ogni volta in un circuito aperto.

   

   In un sistema di acqua calda a circuito aperto, l'acqua non circola in cerchio

2. Circuito singolo. È preferibile quando si suppone di riscaldare la casa con l'aiuto del calore solare o per rendere più economico il funzionamento del riscaldamento elettrico. La sua differenza è che l'acqua riscaldata dal sole entra nei tubi del riscaldamento. Il liquido di raffreddamento si muove in cerchio nel sistema. Questo è un ciclo di circolazione chiuso. Poiché il collettore solare viene utilizzato in inverno e fuori stagione, scegliere modelli sottovuoto e includere un riscaldatore aggiuntivo nel sistema. Una caldaia elettrica oa gas aiuta a portare il liquido di raffreddamento alla temperatura desiderata nelle giornate fredde e nuvolose, così come di notte.

   

   In un impianto a circolazione monocircuito, il collettore solare lavora in parallelo con la caldaia

3. Doppio circuito. Questa opzione prevede il trasferimento di calore dal collettore all'impianto tramite uno speciale scambiatore di calore. Poiché non vi è contatto diretto tra il liquido di raffreddamento e l'acqua, nel collettore viene utilizzato olio o antigelo. Il sistema è ottimale per le case di campagna in cui le persone vivono tutto l'anno. In esso, il collettore viene utilizzato sia per la fornitura di acqua calda che per il riscaldamento allo stesso tempo. Di norma, viene integrata anche una caldaia e / o una caldaia per il riscaldamento aggiuntivo dell'acqua e vengono utilizzati diversi collettori (a seconda del numero di residenti e delle caratteristiche climatiche della regione).

   

   In un sistema di circolazione a doppio circuito, non c'è contatto diretto tra il liquido di raffreddamento dello scaldacqua solare e l'acqua

Come realizzare un collettore solare piatto con le tue mani

Ciò richiede un disegno. Dovrai anche calcolare l'area dello scaldabagno in base alle esigenze della famiglia. Questo parametro è determinato dalla formula: A = K * F * SF / (G * η) AW = 1 / (G * η) A = K * F * SF * AW, dove:

• A - area del collettore, m2;
• AW è l'area ridotta in grado di generare 1 kW * ora al giorno, m2 * giorno / (kW * ora);
• Η - efficienza di un collettore,%;
• G - radiazione solare totale giornaliera, tipica di una data area, kW * ora / (m2 * giorno);
• K - coefficiente che tiene conto del valore dell'angolo di inclinazione dei collettori e del loro orientamento rispetto ai punti cardinali;
• F è l'energia necessaria per riscaldare l'acqua al giorno, kW * ora / giorno;
• SF è la quota dell'energia solare nel coprire la domanda di calore,%.

Per la costruzione di un collezionista, avrai bisogno di un disegno dettagliato che indichi il numero e le dimensioni delle parti

Strumenti e materiali per il lavoro

Per la produzione di un collettore solare piano di 2,28x1,9x0,1 m con tubi in metallo-plastica e telaio in legno, avrai bisogno di:

• seghetto o seghetto alternativo per tagliare legno e compensato;
• forbici per tubi in metallo-plastica;
• Cacciavite;
• spazzole e una pistola a spruzzo o una bomboletta di vernice spray per annerire i tubi montati.

Sequenziamento:

1. Assemblare una scatola per la base del collettore da due fogli di compensato di 1,52x1,52 m, spessore 1 cm, uno di essi ritagliato per creare i lati per i dettagli: dimensioni 0,76x0,38 m - 4 pezzi, 1,52x0 0,76 m di dimensione - 1 PC.

   

   I fogli di compensato vengono utilizzati per creare una scatola di raccolta

2. Dipingi la superficie interna della scatola risultante con vernice nera opaca e la superficie esterna con il bianco o copri con una vernice protettiva.

3. Creare una cornice per attaccare una scatola da una barra 5x5 cm, secondo lo schema allegato. In totale saranno necessari 60 m di legname. Prima del montaggio, è importante trattare le parti con un conservante per legno per proteggere il materiale da precipitazioni e temperature estreme. Fissare le parti insieme con viti per legno utilizzando angoli in metallo 5x5 cm.

   

   Un supporto (cornice) per la scatola è costituito da una barra

4. Fissare la scatola sul supporto preparato ed eseguire ulteriori assemblaggi su questo supporto inclinato.

5. Traccia dei segni dove andranno i tubi e dove si adatteranno i tubi. Colorali anche di nero, per non aumentare la dispersione di calore.

   

   Per un fissaggio sicuro, i tubi di montaggio sono disposti su quattro file

6. Tagliare i tubi di plastica rinforzata spessi 0,5 `` in pezzi alla lunghezza desiderata. Per evitare di commettere errori, utilizza il primo frammento come riferimento. Dovresti ottenere 45 pezzi da 2,14 m ciascuno.
7. Assembla il serpente dai tubi sul supporto, usando i raccordi per tubi di metallo-plastica a turno. Sono necessari un totale di 44 gomiti angolari di tipo "mamma-mamma" e "mamma-papà" e 88 adattatori dal tubo metallo-plastica al raccordo. Utilizzare un filo di tenuta per sigillare i giunti. All'inizio e alla fine del serpente, fissare gli adattatori per collegare i tubi di alimentazione dell'acqua e di drenaggio.

8. Dipingi la struttura di nero usando una pistola a spruzzo o una bomboletta.

   

   La bobina del collettore è verniciata con vernice nera

9. Collegare la bobina alla pompa e assicurarsi che non vi siano perdite durante il pompaggio dell'acqua. Se una delle connessioni non è abbastanza stretta, drenarla e rimontarla, quindi ricontrollare.

10. Coprire la parte superiore della scatola con vetro trasparente o policarbonato solido. Se non è possibile utilizzare un foglio pieno, realizzare un telaio in alluminio delle dimensioni dei frammenti disponibili (preferibilmente non più di quattro) e fissare saldamente i pannelli. Trattare accuratamente ogni giunto con silicone trasparente in modo che lo scaldabagno sia a tenuta.

    

    Lo schermo del collettore può essere assemblato da più pezzi, rafforzando ulteriormente le articolazioni

Secondo lo schema descritto, viene assemblato un collettore con una capacità di 1,6-2 kW.

Video: come realizzare uno scaldacqua solare con tubo di rame piatto

Installazione del collettore solare

Il dispositivo è installato sul tetto. Questa opzione è adatta per case di campagna e grattacieli. È meglio se il tetto è inclinato e l'angolo di inclinazione è vicino alla latitudine di questa regione. In questo caso, dovrai attaccare le staffe alle assi sul lato sud attraverso il materiale del tetto. Il collettore sarà posizionato 15-20 cm sopra il livello del tetto, parallelamente alla rampa. Questa è la soluzione più armoniosa, soprattutto se in casa vengono utilizzati più scaldabagni. A volte il collettore è incassato nel tetto in modo che lo schermo protettivo sia a filo con il rivestimento decorativo del tetto. Ma questo metodo è molto più costoso e può indebolire la struttura del tetto.

È preferibile montare il sistema di collettori piani su un tetto inclinato

Sui tetti piani, i collettori sono montati su strutture speciali che li mantengono ad un determinato angolo. I supporti possono essere acquistati già pronti o saldati da soli dagli angoli. La struttura metallica è fissata alla base con grandi tirafondi.

Su un tetto piano, i collettori sono montati su strutture speciali

Nei cottage estivi, i collettori solari sono installati vicino alla casa o alla piscina in una zona soleggiata aperta. In questo caso, scelgono un posto su un sito già creato o equipaggiano separatamente una base affidabile. Per fare ciò, avrai bisogno di una piattaforma rettangolare con un cuscino sfuso speronato, impermeabilizzazione e un rivestimento di lastre per pavimentazione, gres porcellanato e altro materiale durevole, duro e resistente agli agenti atmosferici. Successivamente, su di esso viene montato un cavalletto in metallo o in legno, sul quale è fissato il collettore solare.

Installare un collettore solare su supporti che non hanno una base comune è considerato meno affidabile, ma aiuta a risparmiare spazio

Manutenzione del collettore solare

Come qualsiasi altra apparecchiatura, il dispositivo richiede assistenza. I lavori più comuni:

1. Lavaggio del vetro. Il pannello protettivo del collettore diventa col tempo opacizzato da polvere e depositi. Per evitare che ciò influisca sull'efficienza del sistema, è opportuno pulirlo una volta al mese (durante il periodo di lavoro) con un normale detergente per vetri o solo acqua saponosa (se il pannello trasparente non è di vetro). Poiché l'alloggiamento è sigillato, non è necessario alcun lavoro preparatorio per arrestare il sistema.
2. Collettori piani drenanti se non utilizzati in inverno. Il congelamento dell'acqua durante l'inverno nuvoloso può rompere tubi e raccordi. Pertanto, con l'inizio del freddo, è necessario interrompere l'alimentazione idrica e scaricare completamente il liquido dai tubi. Quindi entro il prossimo cottage estivo il collezionista sarà di nuovo pronto per il lavoro. Il resto dello scaldacqua solare è resistente alle intemperie, quindi non è necessario rimuoverli dal tetto della casa di campagna.
3. Sostituzione del liquido di raffreddamento se si deteriora a causa della violazione delle regole operative. L'antigelo utilizzato nei collettori solari sottovuoto è molto sensibile al surriscaldamento. Se lo scaldabagno non è stato in grado di trasferire calore all'acqua (in casa non è stata utilizzata acqua calda, l'impianto di riscaldamento è stato spento), si formano delle scaglie nel liquido e sottili tubi di rame e un filtro è intasato. Di conseguenza, il raccoglitore non è in grado di svolgere normalmente le sue funzioni. In questo caso, scaricare completamente l'antigelo da ciascuna fiaschetta, sciacquare il tubo e riempire il sistema con nuovo antigelo speciale (per collettori, non per auto). Anche il filtro dovrebbe essere pulito e la cartuccia sostituita. Dopo aver avviato il sistema, possono riapparire nel filtro dei fiocchi rimasti accidentalmente, quindi, per il primo giorno di funzionamento del collettore, è necessario controllarlo e, se necessario, pulire la cartuccia.

4. Sostituzione del vetro rotto. Il pannello protettivo a volte si rompe a causa di grandine, vandali e altri motivi. Non è difficile sostituire il vetro in un collettore piano: basta rimuovere quello vecchio e fissare quello nuovo con del sigillante siliconico. Il lavoro non richiederà più di mezz'ora, non è necessario spegnere il sistema. Nel collettore del vuoto, l'intera lampadina dovrà essere sostituita. Dovrai ordinarlo dallo stesso produttore.

   

   È meglio affidare la sostituzione di una beuta del collettore del vuoto danneggiata a professionisti.

Se il raccoglitore è stato acquistato, al primo guasto vale la pena chiamare il master e durante il periodo di garanzia contattare il rappresentante del produttore. Uno scaldacqua solare fatto in casa dovrà essere riparato da solo, ma trovare un guasto e ripararlo in un prodotto fatto in casa è molto più facile che in uno di fabbrica. L'esperienza dei riparatori di collettori suggerisce che è necessario prima controllare lo stato di valvole, sensori, serbatoio di accumulo e pompa, poiché sono meno affidabili dell'impianto solare stesso.

Negli impianti ACS con collettore solare, le valvole e i sensori molto spesso si guastano.

Video: istruzioni per il montaggio di un collettore solare da lattine di alluminio

I proprietari di collettori solari ne sono sicuri: una volta valutate le capacità di questo dispositivo, sarà semplicemente impossibile farne a meno. Ora puoi fornire alla tua casa o cottage estivo un riscaldamento economico e sicuro.