Sistemi solari termici: analisi delle tecnologie di riscaldamento basate su sistemi solari

La questione della ricerca di fonti di calore alternative sta diventando sempre più urgente. Ciò è facilitato dall’aumento dei prezzi del gas, del carbone e del petrolio.Una direzione molto promettente sono i sistemi di riscaldamento solare che possono riscaldare efficacemente una stanza per molti anni.

Stai pensando di installare un impianto solare, ma hai dubbi e domande? Ti aiuteremo a capire quando è opportuno utilizzare l'energia solare per il riscaldamento e descriveremo le possibili opzioni per organizzare il riscaldamento. Inoltre, offriremo istruzioni per realizzare sistemi solari fatti in casa: collettori piani e tubolari.

L’energia solare è una fonte di calore alternativa

L’idea di utilizzare l’energia solare per il riscaldamento non è nuova. Inoltre, la fattibilità del suo utilizzo è stata dimostrata da americani, cinesi, spagnoli, israeliani e giapponesi.

Il mercato è pieno di offerte di vari impianti per la conversione dell'energia solare e il suo ulteriore utilizzo per esigenze economiche.

I sistemi solari sono utilizzati attivamente come principale fonte di calore in molti paesi del mondo. Alle nostre latitudini viene ancora utilizzato come complemento al sistema di riscaldamento

Il costo dei sistemi dipende dal tipo, dall'area e dal materiale utilizzato nella produzione. Di anno in anno c'è una costante tendenza al ribasso dei prezzi per tutti i tipi di impianti solari: sistemi solari.

Ciò li rende più accessibili a una popolazione più ampia. Ma non tutti sono ancora pronti per effettuare un acquisto del genere.

Ma, se lo desideri, puoi costruire un efficace sistema di riscaldamento solare con le tue mani, spendendo molto meno denaro.

Un impianto di riscaldamento convenzionale, che per molti anni ha svolto perfettamente le sue funzioni, sta diventando sempre più costoso. La ragione di ciò è l’aumento globale dei prezzi delle risorse energetiche in tutto il mondo. Il desiderio naturale del proprietario è quello di risparmiare sul riscaldamento, che assorbe una quota significativa del budget familiare.

Pertanto, un sistema di riscaldamento solare può sostituire completamente il solito combustibile solido, gas o qualsiasi altro. Tutto dipende dal tipo e dalle dimensioni della stanza in cui verrà utilizzato.

Un'opzione adatta per un granaio non sarà adatta per un edificio residenziale e un sistema che soddisfa le esigenze di una dacia non sarà in grado di far fronte al riscaldamento di una villa a 2 piani.

Sostituire completamente il riscaldamento tradizionale con quello solare a volte è problematico. Il proprietario teme che il sistema possa non farcela o che non ci sia abbastanza spazio fisico per installare il numero richiesto di pannelli.

Pertanto, spesso utilizzano un sistema di riscaldamento combinato senza abbandonare completamente le apparecchiature a gas (elettriche o altro) installate. Il livello di sostituzione del riscaldamento convenzionale con quello solare può raggiungere il 90%.

Inoltre, è importante il numero annuo di giorni di sole della zona in cui si trova la casa. Inoltre, la temperatura media giornaliera non è così importante. Molte installazioni assorbono efficacemente la luce nelle gelide giornate invernali (collettori solari che utilizzano antigelo come refrigerante).

Oltre al riscaldamento, un impianto solare può fornire alla casa acqua calda ed elettricità.

Dove sarà più efficace l’installazione solare?

Quando si tratta di sostituire il riscaldamento con un impianto solare è necessario tenere conto di una serie di fattori che ne influenzano l’efficienza.

Innanzitutto, devi scegliere quello giusto tipo di sistema solare. In questa materia, dovresti prendere in considerazione l'area della stanza e il suo scopo. Molto spesso si tratta di una casa privata in cui vive una famiglia di 4-5 persone.

In secondo luogo, calcola attentamente il tuo fabbisogno di calore in base al consumo massimo durante la stagione fredda. Confronta queste cifre con la quantità di energia generata per metro quadrato. m impianto solare. Resta solo da calcolare l'area della struttura solare che può far fronte al riscaldamento di una particolare stanza.

Il valore risultante diventerà il fattore principale nel determinare la posizione del sistema. In genere, i proprietari di case preferiscono utilizzare il tetto o il muro della casa. Utilizzare raramente la zona adiacente o il tetto del garage. A volte vengono costruiti supporti speciali per il montaggio dell'installazione.

La costruzione di appositi stand per l'installazione degli impianti solari consente il loro posizionamento più conveniente nel territorio

È importante che nulla impedisca la libera penetrazione della luce solare sulla superficie che assorbe la luce. È necessario scegliere una parete o una parte del tetto sud, sud-est o sud-ovest.

Dopo aver deciso dove verranno posizionati i pannelli solari, è necessario effettuare una preparazione preliminare dell'abitazione:

• Libera spazio. Taglia le piantagioni in eccesso se sono d'intralcio.
• Rafforzare il tetto. Qui non dobbiamo dimenticare il peso della struttura proposta.
• Isolamento aggiuntivo dell'edificio. Dopotutto, non ha senso riscaldare la strada.

Terzo, devi decidere se acquistare o costruire tu stesso un impianto di riscaldamento. Tutto dipende dalle capacità finanziarie e dal desiderio di dedicare tempo alla realizzazione della struttura.

Scelta la seconda opzione, è necessario comprendere il principio di funzionamento del sistema desiderato per poter assemblare il tutto correttamente.

Possibili opzioni per la sistemazione del riscaldamento solare

Le opzioni per la costruzione di un sistema di riscaldamento solare dipendono completamente dai desideri del proprietario della casa:

• Applicazione di prodotti di fabbrica. Acquisto di collettori già pronti con autoinstallazione e montaggio.
• Costruzione di un progetto pilota. È necessario verificare l'effetto dell'utilizzo del sistema per ulteriori calcoli accurati.
• Esecuzione indipendente di un ciclo completo di lavoro. Calcolo, progettazione, realizzazione ex novo di un impianto solare, sua installazione.

Opzione 1. Ciò implica scegliere la giusta posizione per gli impianti solari, perché da questo dipenderà l’efficienza del loro utilizzo. Anche l'installazione richiederà competenze speciali.

Non è necessario calcolare il numero di pannelli: sarà sufficiente esprimere tutti i tuoi desideri al fornitore dell'attrezzatura.Dovrai anche rispondere alle domande chiarificatrici dei manager: tutto qui, la selezione del numero ottimale di pannelli (collettori) avverrà senza alcuna difficoltà.

Per installare da soli un impianto solare sul tetto, è necessario avvalersi del supporto di almeno un assistente. Non puoi fare questo lavoro da solo

Opzione n. 2 — costruzione di un progetto pilota. Sarà la soluzione ottimale per le persone che dubitano. Dopotutto, la decisione finale di sostituire l'impianto di riscaldamento è difficile da prendere subito. Costruire un collettore solare (aria o acqua) di piccole dimensioni e testarlo “in azione” sarà un'esperienza gratificante.

Dopo aver valutato i reali costi di produzione, confrontandoli con il valore di mercato di sistemi simili e calcolato il risparmio derivante dall'utilizzo in azienda, sarà facile prendere una decisione responsabile.

Opzione n.3 – la scelta dei veri maestri.

Per riscaldare completamente la struttura, sarà necessaria un'enorme quantità di lavoro:

• Calcola l'area richiesta del sistema solare.
• Determinare la posizione dell'installazione futura e rafforzarla.
• Isolamento aggiuntivo della casa.
• Acquista tutti gli elementi per costruire il sistema.
• Costruire batteria solare.
• Installa il sistema costruito, concentrandoti sui requisiti di base: l'angolo di inclinazione rispetto all'incidenza della luce solare.

L'esecuzione di un ciclo completo di lavoro sull'installazione di un sistema non può essere definita un compito facile, ma il processo è estremamente entusiasmante. Inoltre, ti consente di risparmiare una somma considerevole.

Quando si sceglie un tipo di riscaldamento che utilizza l'energia solare, è necessario decidere se verrà utilizzato anche per riscaldare l'acqua e generare elettricità (cliccare per ingrandire)

Tipologie di impianti per la conversione dell'energia solare

A seconda del principio di funzionamento, esistono due tipi di dispositivi che assorbono la luce solare:

• Batterie basate su convertitori fotoelettrici. Rappresentazione di sistemi di elementi semiconduttori collegati in serie o in parallelo. Forniscono corrente per alimentare i riscaldatori domestici.
• Collettori solari. Pannelli con un sistema di tubi riempiti con liquido refrigerante: aria, miscela antigelo o acqua. Forniscono il liquido di raffreddamento riscaldato dal sole al circuito di riscaldamento.

Consideriamo ciascuna opzione separatamente.

Pannelli solari

Una batteria solare converte la luce assorbita in elettricità. È costituito da fotocellule (il più delle volte al silicio), in grado di estrarre immediatamente la corrente elettrica diretta dalla radiazione solare.

Tale installazione può essere utilizzata per garantire la funzionalità delle apparecchiature di riscaldamento elettrico. Deve essere collegato all'impianto elettrico domestico.

L'efficienza di conversione della radiazione solare con questa installazione va dal 5% al ​​20%, a seconda del tipo di dispositivo che elabora la radiazione solare. Capacità 1 mt² batteria solare – 120 W.

Resta da calcolare quanti metri quadrati di spazio saranno necessari per soddisfare le esigenze di un determinato nucleo familiare, in base alle dimensioni dell'abitazione, al fabbisogno termico individuale e al livello di isolamento delle strutture.

È più conveniente posizionare i pannelli solari sul tetto della casa, scegliendo per questo scopo la sua pendenza sud

Per il riscaldamento, i pannelli solari sono più efficaci nelle regioni meridionali. Il loro principale svantaggio è una diminuzione dell'efficienza al crepuscolo e con tempo nuvoloso e una completa mancanza di prestazioni di notte.

Per realizzare una batteria solare con le tue mani, dovrai prima assemblare il telaio, saldare le celle solari, quindi adagiare con cura il tutto e utilizzare il sigillante.

Per realizzare il telaio vengono utilizzate doghe in legno e angolari in alluminio.Tutto dipende dalle dimensioni della struttura da assemblare e dal luogo della sua installazione. Le celle solari - wafer di silicio - sono la parte più consumabile della struttura. Sono monocristallini e policristallini. I primi sono leggermente più costosi, ma la loro prestazione è superiore del 5%.

Realizzarli da soli è impossibile. È meglio acquistare convertitori fotoelettrici con conduttori già saldati.

Devono essere posizionati su una base in fibra di legno, quindi fissati nel telaio, portare i cavi dagli elementi all'esterno e riempire tutti i fori con sigillante. Lasciare asciugare bene la struttura e coprire con un coperchio in vetro o plastica trasparente.

Gli schemi di installazione e i metodi per il collegamento dei pannelli solari sono descritti in Questo articolo.

Collettori solari

I collettori hanno un modo fondamentalmente diverso di convertire la luce assorbita. Il loro lavoro si basa sul passaggio del liquido refrigerante attraverso i tubi.

A seconda del progetto si possono distinguere tre tipologie principali di collettori, più spesso utilizzati per la realizzazione di un impianto solare termico:

• Piatto. Il dissipatore di calore - il loro assorbitore è realizzato in lamiera con superficie esterna annerita. Quando riscaldato, trasferisce energia al liquido di raffreddamento dell'impianto di riscaldamento.
• Vuoto. Collettore sistema del tipo a vuoto realizzato secondo il design del thermos, grazie al quale il calore ricevuto dal sole viene preservato quasi il doppio.
• Mozzi. L'apparecchio è dotato di una parte concava dello specchio con un'ampia superficie che concentra la luce solare su una piccola area assorbente.

Gli impianti solari più comuni nella vita di tutti i giorni sono dotati di un sistema di tubi realizzato sotto forma di elementi collegati in parallelo o di una serpentina. I tubi vengono riempiti o con acqua tecnica oppure con una miscela di acqua con liquido non gelido o aria.

Dopo aver visualizzato le parti principali di un impianto solare, è più semplice decidere dove posizionare meglio determinati componenti (+)

L'impianto ad aria può essere utilizzato come fonte di riscaldamento aggiuntiva. Non è in grado di fornire completamente calore a una casa, indipendentemente dalla regione in cui si trova. La caratteristica principale di questo tipo di sistema solare è l'aria, che funge da refrigerante.

I sistemi tubolari sono utilizzati abbastanza attivamente per il riscaldamento tutto l'anno. La miscela antigelo o antigelo viene riscaldata dai raggi del sole, quindi passa attraverso tubi interni di scambio termico, quindi inviata al serbatoio di accumulo.

Il movimento del liquido è stimolato da una pompa, grazie alla quale si sposta dal serbatoio all'impianto di riscaldamento. Il liquido di raffreddamento riscaldato sposta la parte raffreddata del liquido, che deve ritornare al collettore e riscaldarsi.

Il principio di funzionamento di un impianto solare piano si basa sulla penetrazione della luce solare nel pannello dove si trova l'assorbitore di calore. Si riscalda ed emette calore, che viene trasferito al liquido circolante attraverso tubi metallici (molto spesso rame).

Cosa puoi costruire da solo?

Puoi costruire un sistema di riscaldamento solare utilizzando un collettore di tipo ad aria con le tue mani. È meglio posizionarlo sulla parete sud dell'edificio.

Maggiore è l'area della stanza riscaldata, maggiore sarà l'area che occuperà il collettore, forse l'intera parete della casa. Inoltre, questo sistema solare può essere costruito in soffitta.

Quando si pianifica l'installazione di un sistema di riscaldamento dell'aria in soffitta, è necessario assicurarsi che possa sopportare il peso dell'installazione (+)

Un collettore solare che riscalda la massa d'aria svolge le sue funzioni di riscaldamento grazie ai flussi d'aria che passano all'interno del sistema.Il liquido refrigerante circola attraverso il circuito, si raffredda ed entra nuovamente nel sistema. Il movimento dei flussi d'aria può essere effettuato naturalmente o utilizzando un ventilatore.

Per quanto riguarda i materiali per realizzare il collettore dell'aria, potete utilizzare i vari strumenti disponibili. Non esiste una regola unica.

Gli artigiani domestici stanno migliorando questo tipo di sistema solare, assemblato in casa. Alcune persone si sforzano di ottenere un’opzione più economica, sacrificando l’efficienza, mentre altre fanno il contrario.

Avendo compreso gli elementi principali del collettore d'aria, è più facile decidere la posizione della sua installazione: tetto o parete (+)

Diamo un'occhiata ai metodi principali.

Caratteristiche dell'installazione di un sistema solare tubolare

Un sistema di riscaldamento solare tubolare può essere utilizzato in diverse regioni. Non dipende dalla temperatura esterna. La cosa principale è che l'installazione riceve la massima quantità di luce solare.

L'antigelo utilizzato come liquido refrigerante non congela alle basse temperature. Nelle limpide giornate invernali, la quantità di luce solare supera la quantità di luce ricevuta in estate.

Un collettore solare tubolare è costituito da un sistema di tubi sottovuoto trasparenti collegati tra loro. Contengono una sostanza con un basso punto di ebollizione. Quando bolle, evapora, trasferisce il suo calore alla punta di rame e scorre verso il basso, dove tutto si ripete di nuovo.

I tubi sottovuoto in vetro resistente al fuoco sono riempiti all'interno con una sostanza che può bollire a basse temperature (+)

I tubi a vuoto assorbono fino al 90% di tutta la radiazione solare (visibile e infrarossa). L'energia solare, convertita in calore, viene fornita al liquido di raffreddamento. Trasferisce ulteriormente questa energia attraverso il sistema - ad uno scambiatore di calore situato in uno speciale serbatoio di stoccaggio.

Il movimento del liquido di raffreddamento e dell'acqua attraverso i sistemi di riscaldamento avviene grazie alle pompe. È importante che il serbatoio abbia un buon isolamento termico. Di norma ci sono due scambiatori di calore: uno è collegato al riscaldatore aggiuntivo, il secondo è collegato ai collettori.

Nelle case con questo tipo di impianto solare è vantaggioso collegare inoltre un sistema di riscaldamento a pavimento. Ciò consente di riscaldare l'edificio in modo più efficiente.

Per quanto riguarda l'installazione dei collettori tubolari, puoi installarli tu stesso. L'unica cosa di cui tenere conto è l'angolo di inclinazione di lavoro: deve essere almeno di 20°.

Il collettore solare tubolare viene posizionato sul tetto, scegliendo la direzione più soleggiata. È importante che non ci siano grattacieli nelle vicinanze che interferiscano con la libera penetrazione della luce solare

Non sarà possibile costruire un'installazione del vuoto con le proprie mani: è impossibile realizzare tubi a vuoto a casa. Questo viene fatto da fabbriche specializzate nella produzione di sistemi solari sottovuoto.

Impianto solare piatto

Spesso per il riscaldamento viene utilizzato un collettore solare piano.

Per costruirlo avrai bisogno di:

• cornice metallica;
• fondo resistente;
• strato di isolamento termico;
• uno strato nero assorbitore della radiazione solare (adsorbitore);
• copertura trasparente - plastica, vetro;
• tubi per liquidi (rame, alluminio).

La struttura deve essere dotata di tubazioni di ingresso e uscita e di una pompa per un'efficiente circolazione del fluido.

Puoi assemblare un'installazione solare piatta con le tue mani. Per fare ciò, usano spesso mezzi improvvisati, scegliendo materiali più economici come analogo (+)

Il collettore piano può essere installato con qualsiasi angolazione, a condizione che sia pulito da neve e polvere. È particolarmente indicato per i climi caldi.

Durante la stagione fredda si osservano basse prestazioni ed elevate perdite di calore.Ciò mette in discussione l'uso di questo solo sistema solare per il riscaldamento completo. Sarebbe ottimale utilizzare un impianto solare piatto insieme al riscaldamento a gas, elettrico o a combustibile solido.

Ti invitiamo a leggere articoli sui sistemi di riscaldamento solare fatti in casa:

1. Come realizzare un collettore solare per il riscaldamento con le tue mani: guida passo passo
2. Come realizzare una batteria solare con le tue mani: metodi per assemblare e installare un pannello solare

Ancora una volta sull'opportunità

Per il riscaldamento è vantaggioso utilizzare l’energia solare invece delle risorse energetiche convenzionali. A seconda del tipo di impianto solare scelto, il risparmio sul consumo di calore a pagamento può arrivare fino al 100%.

Un'opzione per sostituire completamente l'impianto di riscaldamento è l'utilizzo di collettori con tubi a vuoto. Questo è un progetto abbastanza costoso nella fase iniziale. In futuro potrà garantire la completa indipendenza energetica, ripagandosi in 6-8 anni.

L'ingegno degli artigiani domestici non conosce limiti: un normale tubo può essere utilizzato come labirinto per la circolazione del liquido all'interno del collettore

La durata degli impianti solari arriva fino a 25 anni. Richiedono poca manutenzione: pulizia periodica delle superfici da neve, polvere e detriti. Per quanto riguarda le riparazioni, puoi farlo da solo. Uno svantaggio significativo è che i collettori piani e i pannelli solari hanno “paura” degli uragani.

Tale riscaldamento è sicuro per gli abitanti della casa e per l'ambiente. È completamente gratuito e non dipende dai tassi di cambio o dai prezzi dell’energia.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Il video dimostrerà il processo di costruzione di una batteria solare con le tue mani:

Un aiuto visivo per la realizzazione di un impianto di riscaldamento ad aria:

Tecnologia per realizzare un'installazione solare piatta con le tue mani:

Le centrali solari o i sistemi di riscaldamento solare si sono affermati in tutto il mondo. Permettono di ricevere calore gratuitamente, riducendo del 30% il costo del pagamento delle bollette per il riscaldamento.

È possibile sostituire completamente le risorse energetiche con l'energia solare nel vostro impianto di riscaldamento. Un altro vantaggio significativo è che potete montare voi stessi l'impianto solare.

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