Hoje, a forma mais racional de usar a energia solar é por meio de coletores a vácuo do sistema AQS. A nossa revisão irá responder às principais questões sobre as características do funcionamento de centrais solares, sua instalação e utilização para as necessidades domésticas de uma casa privada.
Como funciona o coletor de vácuo
Em contraste com um coletor de tela plana, onde um radiador enorme é aquecido, no qual um trocador de calor com água é fechado, as plantas solares a vácuo operam de forma diferente. Neles, o refrigerante circula por finos tubos encerrados em frascos transparentes, subindo de baixo para cima sob a ação da convecção, que é acompanhada de aquecimento. Opcionalmente, o coletor de vácuo pode ter as seguintes características de design:
- Espelho da parte inferior da lâmpada, focando o fluxo de luz no tubo.
- A presença de radiadores nos tubos internos, o que contribui para uma absorção de calor mais eficiente.
- Revestir os tubos internos para a mesma finalidade.
- Uso de tubos de calor preenchidos com uma substância com baixo ponto de ebulição em vez de tubos com refrigerante.
- Frascos preenchidos a vácuo e concha de vidro laminado para reduzir o retorno de calor.
O dispositivo do tubo de vácuo do coletor solar: 1 – entrada do refrigerante resfriado; 2 – trocador de calor (coletor); 3 – corpo do dissipador de calor; 4 – isolamento térmico; 5 – condensador de tubo de calor; 6 – saída do refrigerante aquecido; 7 – plug hermético; 8 – fluido de trabalho; 9 – tubo de calor; 10 – placa de alumínio (absorvedor); 11 – tubo de vácuo;
A introdução de tais soluções aumenta o custo do coletor, mas quanto mais alto o preço, mais energia solar a instalação consegue captar e enviar para aquecimento de água. Isso é especialmente importante no clima russo, onde as poucas horas de luz do dia e os baixos níveis de iluminação tornam possível usar apenas instalações altamente eficientes. O desempenho do coletor é determinado por seus dados de passaporte de acordo com as necessidades do sistema AQS.
Montagem e instalação do coletor no telhado
Uma das principais diferenças do coletor de vácuo é que ele não requer elevação até o teto e instalação como um conjunto. A instalação pode ser realizada em unidades separadas, o que facilita muito o trabalho independente.
A estrutura de suporte é inicialmente montada. É bastante volumoso, mas leve, pelo que a montagem é mais fácil de realizar no terreno. O principal elemento de suporte da moldura são as grades laterais, que apresentam um perfil quadrado ou em U. Na parte superior, os trilhos do telhado são fixados ao coletor – coletor de coleta ao qual os frascos de aquecimento são conectados. Na parte inferior, os perfis são conectados por um trilho espaçador, no qual é fixada uma tira com reentrâncias – suporte para tubos de vácuo. Além disso, os trilhos do telhado são conectados na parte do meio com um ou dois espaçadores, que podem ter almofadas de absorção de choque na parte superior.
Nos cantos, lenços de cabeça com ranhuras radiais são fixados nas laterais da estrutura. As pernas são aparafusadas a eles: longas do lado do manifold e curtas na parte inferior. Devido à possibilidade de fixação inclinada nas cantoneiras, o ângulo de instalação pode ser ajustado, porém, apenas os parafusos axiais com buchas precisam ser apertados imediatamente, as braçadeiras são apertadas quando a instalação é concluída. As patas traseiras em muitos coletores são conectadas entre si por cintas de aço. Na parte inferior, pernas inclinadas são aparafusadas às pernas para fixação ao telhado.
Após a montagem preliminar, a estrutura é elevada até o telhado e colocada em uma inclinação voltada para o sul. Primeiro, o manifold é conectado na parte inferior e, em seguida, a posição de instalação é ajustada deslocando ou ajustando o comprimento das pernas traseiras. As pernas são fixadas na caixa através da cobertura do telhado, sob os pés são instalados selos especiais do conjunto de entrega. Posicione o coletor no telhado de forma que as pernas apoiem nas saliências da superfície estampada. Se necessário, ripas intermediárias são montadas no telhado ou suportes tubulares de neve são usados como tal.
Acredita-se que o ângulo de inclinação ideal seja igual à latitude em que o coletor está localizado, porém, dependendo da época e características do projeto, podem haver ajustes indicados pelo fabricante nas instruções de instalação. Em alguns coletores, as patas traseiras são fixadas em fendas longitudinais para a possibilidade de alteração da inclinação em diferentes estações. Observe também que em encostas íngremes, as patas dianteiras e traseiras podem ser trocadas para manter o ângulo de montagem necessário..
Instalação de acumulador de calor
O calor absorvido pelos tubos coletores é transferido para o sistema de abastecimento de água quente, no entanto, a operação em modo de fluxo é impossível devido à potência instantânea insuficiente. A água aquecida é acumulada no acumulador de calor, de onde segue para os pontos de captação de água. Existem duas opções para colocar a bateria.
Coletor de vácuo solar com tanque de armazenamento
O primeiro fica na parte superior do coletor, enquanto o tanque é conjugado com o coletor e o calor dos coletores é absorvido diretamente pela água. Essa colocação da bateria é benéfica apenas do ponto de vista de que ela não precisa ser instalada em casa, desperdiçando espaço útil. Porém, apesar da presença de isolamento térmico, as perdas de calor são bastante elevadas, o que permite a utilização de baterias externas apenas em regiões de clima temperado. Como a água é utilizada no circuito solar, um elemento de aquecimento é instalado dentro do tanque, o que não permite que o refrigerante congele durante o tempo ocioso, ou um sistema de reaquecimento é implementado por meio de circulação limitada do circuito solar.
Sistema solar para aquecimento de água do sol: 1 – abastecimento de água fria; 2 – trocador de calor; 3 – caldeira de aquecimento indireto (acumulador de calor); 4 – sensor de temperatura; 5 – circuito de refrigeração; 6 – estação de bombeamento; 7 – controlador; 8 – tanque de expansão; 9 – água quente; 10 – válvula de três vias; 11 – coletor solar
Um acumulador de calor localizado no interior da casa é capaz de reter o calor da água aquecida durante toda a noite, independente da temperatura externa, além disso, o volume de água armazenado é praticamente ilimitado. Como regra, para esses fins, caldeiras de aquecimento indireto são usadas; a solução de propilenoglicol é usada como um transportador de calor no circuito externo para sistemas de aquecimento.
Colocação de pipelines
Uma das tarefas mais difíceis ao instalar um coletor é conectá-lo ao encanamento interno. A tubulação não deve apenas ser resistente a temperaturas extremas, mas também ter isolamento de alta qualidade. A melhor opção para estes fins são considerados tubos PEX com um sistema de conexões push-in, que são usados em sistemas de abastecimento de água quente..
Idealmente, o comprimento dos tubos deve ser mínimo, especialmente na parte externa da linha. Portanto, costuma-se montar os coletores na parte mais baixa do talude, conduzindo os tubos de conexão sob a tampa na área de Mauerlat. Essa colocação nem sempre é aceitável devido ao sombreamento do local de instalação, que obriga o coletor a ser levantado, fazendo a passagem dos tubos pelo telhado por meio de entradas de vedação especiais. A parte externa dos dutos deve ser envolvida em um invólucro isolante feito de espuma de poliisocianurato ou borracha capaz de suportar temperaturas acima de 150 ° C. O isolamento térmico deve ter uma cobertura externa resistente a UV. As partes internas da linha também devem ter isolamento térmico..
Strapping e dispositivos adicionais
O desafio técnico mais interessante na instalação de um coletor solar é interligá-lo a outros sistemas de encanamento e garantir o correto funcionamento, ao mesmo tempo em que resolve uma série de doenças infantis da planta solar. A conexão é mais simples quando a bateria está localizada externamente: água fria é fornecida ao tubo inferior, a água quente é retirada do tubo superior, o líquido é movido sob a pressão de trabalho do sistema de abastecimento de água.
A ligação do acumulador interno ao coletor do coletor é feita por duas tubulações paralelas, enquanto uma bomba de circulação com rotor úmido e um circuito hidráulico especial para sistemas solares é instalada na fenda fria. O passaporte da bomba deve fornecer a capacidade de trabalhar em sistemas com propilenoglicol.
Um dos principais problemas que surgem durante a operação de um coletor solar é a estagnação, quando a temperatura em ambos os circuitos atinge um máximo prático e o refrigerante começa a ferver no coletor ou nos próprios tubos coletores. Este fenômeno é observado principalmente várias horas antes do meio-dia devido ao fato de que no período de aquecimento mais ativo, a água na bateria não teve tempo de esfriar completamente. A solução mais primitiva para o problema é ativar a circulação ativa algumas horas antes do dia para resfriar completamente a bateria, o que não resolve completamente o problema e também não é muito conveniente para os residentes.
Uma opção alternativa é ligar o circuito adicional durante o superaquecimento. Esta solução se concretiza instalando no ponto de conexão ao manifold um par de válvulas de três vias com servo acionamentos, conectadas por um tubo de 3 a 4 metros de comprimento. Quando a temperatura máxima no circuito primário é atingida, o controlador abre as torneiras, devido ao qual a linha é alongada e ocorre o resfriamento adicional do refrigerante que entra no manifold.
Outra opção mais racional é conectar o acumulador de calor ao sistema de aquecimento. Quando ocorre a estagnação, a unidade de aquecimento principal para e parte da água do fluxo de retorno é enviada para o terceiro trocador de calor da caldeira de aquecimento indireto, resfriando seu conteúdo. Estruturalmente, essa solução é mais complicada e, além disso, mais cara de implementar, mas ao mesmo tempo muito mais lucrativa do ponto de vista da eficiência energética. Todos os métodos descritos não funcionam bem na estação quente, portanto, o coletor só pode ser protegido do superaquecimento por sombreamento artificial..
Coletor solar a vácuo: instalação, conexão, operação
O coletor solar a vácuo consiste em um sistema de aquecimento que é energicamente mais eficiente que os sistemas de aquecimento tradicionais. É caracterizado por significativamente menor perda de calor, suportando melhor atividades de aquecimento em temperaturas baixas, além de uma simples instalação, conexão e operação. Sua qualidade de aquecimento é excelente, proporcionando maior conforto, economia e custos operacionais reduzidos.
Sistemas de engenharia Conteúdo material
Como é realizada a instalação, conexão e operação de um coletor solar a vácuo? Gostaria de entender melhor como esse sistema funciona e como posso adotá-lo em minha residência. Será que é viável financeiramente? Quais são os benefícios e desafios de utilizá-lo? Agradeço antecipadamente pelas respostas.