Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

As fontes de energia solar têm recebido atenção absolutamente imerecida. Obviamente, o principal benefício de tais instalações é sua autonomia, mas há exceções. Neste artigo, falaremos sobre os coletores solares como uma fonte bastante eficiente e, o mais importante, uma fonte racional de energia para a casa..

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

Quais colecionadores usar

Com exceção das variedades especiais, os coletores são de dois tipos: planos e a vácuo. O princípio de funcionamento de ambos se reduz ao aquecimento por radiação solar (em que 40-50% das ondas são térmicas) de um determinado sistema de tanques, cujo lado externo possui um revestimento com alto coeficiente de absorção infravermelho, e um refrigerante circula por dentro. A única diferença é que nos coletores a vácuo, os tubos são aquecidos diretamente com o foco da luz solar e praticamente não emitem calor devido ao ambiente sem ar. Ao mesmo tempo, em coletores planos, o aquecimento é transferido através da placa absorvente, para a parte posterior da qual os canais são soldados (pode ser colocado dentro da placa absorvente).

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

Na verdade, é sobre coletores de vácuo que devemos falar nas realidades da natureza russa. Eles são muito mais caros do que os coletores planos, mas sua eficiência também é maior. Além disso, os coletores planos são praticamente ineficazes no inverno: o vento frio os esfria mais rápido do que o sol aquece. O campo de aplicação de tais dispositivos é latitudes meridionais com clima quente, casas de campo e de veraneio, bem como todos os tipos de instalações turísticas.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

Independentemente do tipo de aquecimento, o princípio do coletor em si não é alterado. Freqüentemente, ele conecta tubos de calor a um tanque comum, onde ocorre a condensação do líquido evaporado durante o processo de aquecimento. A transferência de calor dessa forma é muito mais rápida, mas também existem soluções mais eficientes..

Período de retorno

O custo de um coletor de vácuo médio varia de 600 a 1500 USD. Este preço inclui não só o colector, mas também o depósito de armazenamento do volume e materiais recomendados para ligação à rede de água quente sanitária. Mas o custo dos serviços de instalação no valor total não é levado em consideração: uma corrida muito grande nos preços por região e condições na instalação.

No entanto, é fácil verificar o retorno de uma instância específica. Veja, por exemplo, o colecionador SVK-A-30 da marca ATMOSFERA, que custa 1100–1200 USD. Existem 30 tubos de vácuo nele, sua potência máxima total é de 2,5 kW / h, o coletor recebe até 7,6 kW de energia térmica por luz do dia. Não há tanque de armazenamento no coletor, mas temos o direito de convencionalmente supor que o custo dele e do encanamento é equivalente ao preço de uma caldeira elétrica de potência comparável.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

A capacidade média diária do coletor é de 5,5 kW, o que é suficiente para aquecer 120-140 litros de água de 10 a 50 ° C. Depois de gastar a mesma quantidade de eletricidade à taxa de 4,68 rublos / kWh, receberemos uma média de 25 rublos por dia, ou cerca de 10 mil rublos por ano. Conseqüentemente, o período de recuperação do coletor será de cerca de oito anos, o que não é ruim com uma vida útil garantida de 25 anos. Além disso, existem algumas maneiras de aumentar seu ROI. Em geral, quanto mais poderosa for a instalação, mais cedo ela se justificará totalmente..

Exemplos de montagens típicas

Não existem muitas opções para integrar o coletor na canalização doméstica. Aqui estão algumas soluções típicas à medida que sua complexidade aumenta:

1. Apenas um colecionador. Está ligado ao sistema de água quente sanitária como um aquecedor de água convencional. Funciona apenas durante o dia com fluxo natural. Ao ajustar a pressão, você pode alterar a temperatura da água de saída.

2. Coletor + tanque de armazenamento. Existem muitas dessas soluções e são populares, mas a carga adicional de 100-200 kg por um ponto do telhado estabelece algumas restrições. O tanque possui bom isolamento térmico e, via de regra, não resfria durante a noite.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

3. Coletor + caldeira de aquecimento indireto (BKN). É utilizado quando é impossível instalar um tanque pesado no telhado, mas apresenta outras vantagens. Em primeiro lugar, o uso não de água no primeiro circuito de troca de calor, mas de uma emulsão mais intensiva em energia.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

4. Coletor + sistema de circulação. Permite receber água quente assim que abrir a torneira. A água no sistema circula sob pressão e tem aproximadamente a mesma temperatura em qualquer ponto do circuito. Às vezes, a capacidade do sistema de abastecimento de água é grande o suficiente e todo o enchimento do sistema consiste em válvulas de corte, uma bomba de circulação e um regulador de pressão. Em alguns casos, pode ser recomendado (ou necessário) instalar um tanque de expansão ou acumulador interno. Normalmente, coletores sem trocador de calor são usados.

5. Coletor + bomba de calor. Uma solução muito séria e tecnológica para abastecer toda a casa com calor e água quente. Devido ao aumento da troca de calor em baixas temperaturas, o sistema extrai o máximo da energia recebida, aquecendo a água de saída a 80–95 ° C em um volume grande o suficiente para aquecer todo o edifício. É claro que vários coletores serão necessários para tal sistema, mas o resultado será o aquecimento barato da habitação nos próximos 40-50 anos, além do fornecimento de água quente.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico

Como você pode ver, a diferença entre os coletores em qualquer um desses sistemas é a presença / ausência de um tanque embutido. De resto, são todos iguais: tubos de abastecimento de água e de esgoto, ligações típicas de tubos de calor com colector, um dos sistemas de fixação especiais. Graças a isso, os coletores se encaixam de forma fácil e harmoniosa em sistemas de aquecimento já em funcionamento, aumentando a economia mesmo sem uma transição completa para a energia verde..

Conexão ao DHW e sistema de aquecimento

Uma injecção no circuito de aquecimento é efectuada em paralelo: a água do colector entra no tubo de alimentação, a aspiração é pelo retorno, se necessário, o circuito colector é alimentado com bomba de circulação própria. É muito importante instalar válvulas nos pontos de derivação para regular a vazão e obter a temperatura desejada..

Eles cortam o sistema de abastecimento de água quente de duas maneiras. O primeiro usa um BKN ou outro trocador de calor intermediário. Nesse caso, não é difícil ligar dois contornos. Mas se o coletor for usado em paralelo com outros aquecedores de água, ele é colocado em um circuito em série o mais próximo possível do ponto de entrada de água fria e usado como um circuito de pré-aquecimento.

Coletor solar a vácuo para aquecimento doméstico Ligação do coletor solar ao sistema de aquecimento e água quente: 1 – coletor solar; 2 – estação de bombeamento; 3 – tanque de expansão; 4 – acumulador de calor; 5 – sistema de aquecimento; 6 – abastecimento de água fria; 7 – ingestão de água quente; 8 – caldeira (usada se necessário)

Aumento da temperatura operacional

A maneira óbvia de aumentar a temperatura da água de saída é reduzir a perda de calor durante a transferência do coletor. Para isso, os tubos são envoltos em capas protetoras feitas de espuma de borracha ou polipropileno, elas protegem as juntas, o assentamento é realizado apenas no interior da edificação.

Como o tubo coletor é aquecido em um feixe de luz concentrado, a temperatura do líquido em seu interior pode ser muito alta (acima de 200 ° C). Conseqüentemente, se você reduzir o fluxo de água aquecida, a temperatura aumentará com o tempo. Infelizmente, hoje existem muito poucos sistemas automatizados que mantêm a temperatura no nível desejado. Como opção, são utilizados dispositivos com compressor e evaporador – pequenas bombas de calor. Neste caso, na saída para abastecimento de água quente ou aquecimento, a temperatura da água irá aderir aos valores definidos, alterando a potência da unidade.

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