¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

calefacción solar

La esencia del proceso es absorber la energía térmica del sol y transferirla al refrigerante, que, a su vez, debe transferirse al sistema de calefacción de la casa y transferir calor al aire interior. Teniendo en cuenta lo caliente que se calienta el agua que se deja en un plato abierto al mediodía, el proceso no es nada sobrenatural.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Desafortunadamente, dicho sistema será más efectivo durante el período de máxima actividad solar, es decir, desde el mes de mayo hasta agosto, cuando el día soleado tiene la mayor duración y cae la menor cantidad de precipitación. En el período invierno-otoño, cuando se necesita calefacción, la imagen se ve diferente.

Un día soleado corto ya limita la vida del dispositivo solar. En días nublados no se puede utilizar ni el colector ni la batería. Por lo tanto, no es posible utilizar la calefacción solar como principal. Sin embargo, como fuente alternativa de calor en invierno y agua caliente en verano, el sistema es bastante efectivo.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Ventajas y desventajas de la calefacción solar.

Un calentador solar para cualquier tipo de hogar tiene las siguientes ventajas:

  • autonomía del sistema: ya no dependerá de los servicios públicos y sus precios;
  • a pesar del alto precio del equipo, el costo total de operación disminuirá cada año;
  • silencio;
  • larga vida útil;
  • seguridad ambiental de la energía asignada;
  • operación en diversas condiciones climáticas: viento, lluvia, nieve;
  • capacidad de almacenar energía.

Defectos:

  • La eficiencia de uso disminuye drásticamente con un fuerte calentamiento de las fotocélulas, por lo que es deseable instalar sistemas de enfriamiento adicionales.
  • La superficie exterior de los paneles debe limpiarse regularmente de suciedad y polvo.
  • La presencia de sustancias tóxicas en la composición de las fotocélulas. Durante el funcionamiento, no afectan la pureza de la energía liberada, pero requieren una eliminación segura.
  • Después de 25-30 años de uso activo, el rendimiento de los paneles cae al menos un 10 %.
  • La eficiencia de las baterías depende directamente de las condiciones climáticas, por lo que deben equiparse con sistemas adicionales de conservación de energía.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de los paneles solares es la formación de energía eléctrica, no se acumulan y no la forman. Cuando los rayos del sol golpean directamente su superficie, se convierten inmediatamente en corriente y se eliminan del panel.

Cada placa puede producir 250 vatios, por lo que intentan instalarlas más cerca una de la otra para mejorar el principio de funcionamiento. La corriente obtenida como resultado de la fotosíntesis, a través del distribuidor, ingresa a las baterías y luego al inversor de la red eléctrica en el hogar.

Cabe señalar que el volumen de las baterías solares afecta la duración del funcionamiento diario de las baterías. La recarga de las baterías se realiza durante el día, mientras se utiliza la energía generada el día anterior.

El principio de funcionamiento es simple y, al mismo tiempo, efectivo gracias al "semiconductor". Un semiconductor contiene átomos que, debido a un electrón externo, pueden capturar o reflejar otros electrones. Como resultado, la superficie de las celdas solares está cubierta con este material. Estos "semiconductores" son Selenio y Silicio.

Por qué las plantas solares no se ven en los techos de nuestras casas

Internet está repleto de materiales promocionales con bellas imágenes que hablan sobre los extraordinarios beneficios de los sistemas solares. Los artesanos publican videos en youtube sobre el tema "calentamiento del sol con sus propias manos" sobre sus propios conocimientos, recopilados de rodillas a partir de materiales improvisados.La web está repleta de artículos entusiastas que vuelven a publicar sobre los beneficios milagrosos de la calefacción solar. Sin embargo, ¿cuántas casas con colectores solares en el techo han aparecido en los últimos años cerca de su casa? ¿Nadie? ¿Cuáles son las razones por las que la calefacción por energía solar no se reconoce en nuestra área?

Desafortunadamente, la energía solar para calentar el hogar no llega cuando ni donde se necesita. Hace frío más cerca de los polos, en invierno y de noche. Y la máxima radiación solar cae sobre las regiones ecuatoriales, en el verano y durante el día. Los acumuladores de calor, como mínimo, ayudan a suavizar las fluctuaciones diarias, pero no estacionales.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Mapa de la intensidad de la distribución de la luz solar sobre el territorio de Rusia. En la parte occidental del país, donde vive la mayor parte de la población, hay poco sol. Y en el este de Siberia, donde la proporción de radiación es notablemente mayor, hace frío, lo que dificulta el uso de sistemas activos. Por cierto, los paneles solares que generan electricidad no son tan sensibles a las heladas severas. Ya se han construido plantas de energía solar bastante potentes que funcionan con éxito en la fría pero soleada Yakutia.

La calefacción pasiva con energía solar es ineficiente y no puede calentar seriamente la casa en las condiciones del invierno ruso. “Ventanas orientadas al sur” es un método de diseño realmente útil que no cuesta nada pero ayuda a optimizar los costos de calefacción. Pero una vez relativamente populares en los Estados Unidos, los invernaderos solares, las paredes Trombe y sus derivados se desvanecieron gradualmente incluso en su tierra natal.

Los sistemas de calefacción solar activos para una casa privada son muy caros, se deberá pagar mucho dinero por el equipo. La operación, contrariamente a algunas afirmaciones, no es gratuita: se consume electricidad, se requiere mantenimiento del equipo. A los precios actuales, en comparación no solo con el gas natural barato, sino incluso con pellets bastante caros, combustible diesel, la instalación de un colector solar de vacío en la gran mayoría del territorio de la Federación Rusa nunca dará sus frutos, el período de recuperación excede la vida útil del equipo. Solo en algunas regiones del sur del país, los sistemas de calefacción solar para una casa privada pueden no ser rentables bajo ciertas condiciones.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Estación científica en la isla de Olkhon (Rusia). El uso de colectores de vacío (a la derecha en el techo) para preparar agua caliente y paneles solares (a la izquierda) para generar electricidad tiene sentido, porque no hay comunicaciones centrales en esta rocosa isla de Baikal. Sin embargo, para la calefacción completa en el clima de Buriatia, los sistemas solares no son suficientes, las estufas "normales" calientan la casa, cuyo combustible se importa del "continente", porque es imposible hostigar el bosque local para obtener leña.

Selección e instalación del sistema.

Lo primero que se requiere al elegir un sistema en particular es estudiar cuidadosamente sus capacidades. Es imperativo calcular el área de la vivienda, así como la cantidad de calor que se requiere para calentarla. El lugar de instalación es otro punto importante. Las revisiones hablan a favor del hecho de que sería mejor contar con la ayuda de especialistas calificados en este campo. Esto se debe al hecho de que incluso con un pequeño error de cálculo, la efectividad de la solución final puede reducirse considerablemente durante la operación. Si el panel solar para la calefacción del hogar se instala correctamente, durará al menos 25 años. Solo se necesitan 3 años para su recuperación total. Muchos no consideran que ese período sea demasiado largo, a juzgar por las mismas opiniones de los usuarios.

Esto le permite ser completamente independiente de los servicios públicos, y esto es muy importante.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

El panel solar para calentar la casa debe instalarse de modo que la iluminación solar en este lugar sea máxima. Si el edificio seleccionado no es adecuado para la instalación de dicho sistema, puede utilizar el edificio vecino. La unidad se puede colocar en el sótano. también hay sistemas en los que se utilizan varias unidades.En este caso, sus tamaños serán un poco más modestos. Aquellos que deciden elegir calentar una casa privada con paneles solares pueden decir con seguridad que su decisión fue correcta. La energía solar es una fuente inagotable de calor, y es absolutamente gratis. Para hacer esto, solo necesita invertir una cierta cantidad en el equipo y la instalación del sistema, y ​​luego no solo se pagará por sí mismo, sino que también eliminará la necesidad de pagar dinero a los servicios públicos.

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¿Los paneles solares son rentables para una casa particular?

En los países occidentales, la moda de la energía solar viene dictada más por la preocupación por el medio ambiente que por la búsqueda de beneficios económicos. Nuestra realidad es algo diferente.

Mientras se mantienen los precios actuales de la electricidad suministrada, un sistema de batería solar de bricolaje para una casa privada y una familia de 4 personas se amortiza en 4-5 años. Al mismo tiempo, la vida útil de las fotocélulas es de 20 a 25 años, pero las baterías deberán cambiarse después de 5 a 7 años, según la calidad de las baterías.

Hasta el momento, en ningún lugar del mundo (y Rusia no es la excepción) ha habido una disminución en los precios de la electricidad suministrada, por lo tanto, durante la vida útil de las fotocélulas en un panel solar, el sistema tendrá tiempo para amortizar al menos 4 -5 veces.

El proyecto del sistema de calefacción en los colectores.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?En primer lugar, trataremos en detalle las diferencias en la estructura y el funcionamiento de las baterías y los colectores.

El panel consta de varias células solares interconectadas en un marco hecho de materiales no conductores de energía.

Los convertidores fotovoltaicos son estructuras bastante complejas, que son una especie de sándwich de placas con diferentes características y propósitos.

Además de los módulos solares y fijaciones especiales, el sistema consta de los siguientes elementos:

  • baterías, para el almacenamiento de energía;
  • un controlador que monitoreará el grado de carga de la batería;
  • inversor - para convertir la corriente continua en corriente alterna.

Los colectores son de dos tipos: de vacío y planos.

Los colectores de vacío consisten en tubos de vidrio huecos con tubos de menor diámetro en su interior que contienen un absorbedor de energía. Los tubos más pequeños están conectados al refrigerante. En el espacio libre entre ellos hay un vacío que retiene el calor.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

El principio de funcionamiento del colector solar.

Los colectores de placa plana consisten en un marco y vidrio reforzado con una capa fotoabsorbente. La capa absorbente está conectada a los tubos con el refrigerante.

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Ambos sistemas consisten en un circuito de intercambio de calor y un acumulador de calor (tanque de líquido).

Desde el tanque, el agua ingresa al sistema de calefacción mediante una bomba. Para evitar la pérdida de calor, el tanque debe estar bien aislado.

Dichas instalaciones deben ubicarse en la pendiente sur del techo. El ángulo de inclinación debe ser de 30-45 grados. Si la ubicación de la casa o la estructura del techo no permite instalar paneles solares en el techo, puede instalarlos en marcos reforzados especiales o en bastidores fijados a la pared.

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La cantidad de energía solar liberada en diferentes épocas del año varía mucho. El valor del coeficiente de insolación para tu lugar de residencia lo puedes encontrar en el mapa de actividad solar. Conociendo el coeficiente de insolación, puedes calcular el número de módulos que necesitas.

Por ejemplo, consumes 8 kWh de energía, la insolación es de media 2 kWh. Potencia del panel solar - 250 W (0,25 kW). Hagamos los cálculos: 8 / 2 / 0.25 \u003d 16 piezas: esta es la cantidad de paneles que necesitará.

La luz solar de calefacción activa recoge los colectores de vacío

Colector solar de aire

Un colector solar de aire, equipado con un sistema de transmisión y distribución forzada de energía, es capaz de proporcionar mucho más calor en comparación con una variante pasiva. La velocidad de circulación del aire se ajusta automáticamente en función de la temperatura de la casa y del grado de calentamiento del colector. El aire calentado en los colectores puede entrar directamente en el sistema de ventilación o en el local. Si su temperatura es lo suficientemente alta, también se puede usar para calentar el fluido de transferencia de calor. El exceso de energía durante el día se almacena durante la noche en acumuladores de calor.

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Calentamiento solar de aire basado en un colector solar. Desde el panel hueco (1) a través de los canales de aire (6), el ventilador impulsa el aire hacia la sala técnica, donde la automatización, según la situación, lo distribuye a la unidad de preparación de aire (3) o un acumulador de calor masivo (2). ). Al mismo tiempo, la batería de agua caliente (5) también puede calentarse. Durante el día, cuando las habitaciones necesitan calefacción, el sistema funciona en modo B, el aire caliente del colector se envía a las habitaciones. Cuando se alcanza la temperatura requerida en la casa, el flujo de aire se redirige al acumulador de calor, modo A. Por la noche, cuando el colector no proporciona calor, la compuerta cierra el canal que conduce a él, la circulación se realiza entre el calor acumulador y el local.

Colector solar de vacío

El dispositivo más avanzado para la calefacción solar en la actualidad.

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Diagrama esquemático de un colector solar de vacío. El líquido absorbente que circula a través de los tubos en forma de U, cuando se calienta, se evapora y asciende hacia el colector. Este último está conectado al circuito del sistema de calefacción y, a su vez, por él circula el líquido refrigerante. El absorbedor da energía al refrigerante, se enfría, se condensa, baja. El ciclo se repite

La calefacción solar de una casa de campo basada en colectores de vacío es mucho más eficiente que otros sistemas solares, sin embargo, además de la generación de calor desigual tradicional de los sistemas solares, tiene tres inconvenientes más significativos: en heladas severas, la transferencia de calor cae bruscamente, las instalaciones son frágiles y caros.

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Los colectores solares de vacío deben instalarse de tal manera que estén protegidos de los vandalismos. Esto es especialmente cierto para nuestro país, poner una piedra en un tubo de vidrio es algo dulce.

Los paneles de vacío no están conectados directamente al sistema de calefacción. Como mínimo, se necesitan tanques de compensación para suavizar la generación de calor desigual.

El esquema "correcto" para conectar un colector solar de vacío al sistema de calefacción. El calor no se transfiere directamente, sino que a través de un intercambiador de calor, el exceso de calor durante el día se almacena en un acumulador de calor (tanque de inercia) para la noche

Tenga en cuenta que el diagrama muestra una caldera de calefacción "normal", el sistema solar solo lo complementa

Los paneles solares eléctricos solo se pueden usar indirectamente para calefacción. No es razonable gastar electricidad en la calefacción de espacios directamente, se puede usar de manera más racional.Por ejemplo, enviar ventiladores y automatización de sistemas solares activos para trabajar.

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Características de la instalación de calefacción solar.

La calefacción solar es más efectiva en áreas caracterizadas por una gran cantidad de días soleados (especialmente en invierno).

La calefacción doméstica solar (calefacción solar) de bricolaje debe realizarse teniendo en cuenta las características específicas de la instalación:

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Esquema de paneles solares. Click para agrandar.

Una de las mejores opciones es la calefacción combinada de la casa por método de gas (o eléctrico) y energía solar.

Esta opción, caracterizada por la integración de elementos del sistema solar en el esquema de suministro de calor existente, puede aumentar significativamente la eficiencia de la calefacción y aumentar el rendimiento económico.

Al realizar trabajos en áreas caracterizadas por un bajo nivel de insolación (el flujo de luz solar directa sobre una superficie horizontal), es necesario prestar especial atención a la elección óptima del área del colector y la correcta instalación. Al determinar el nivel de insolación, debe recordarse que su intensidad es mayor en la mitad del día.

En este sentido, los planos colectores deben estar orientados en dirección sur. Algunas desviaciones en las direcciones suroeste o sureste son posibles

Al determinar el nivel de insolación, debe recordarse que su intensidad es mayor en la mitad del día. En este sentido, los planos colectores deben estar orientados en dirección sur. Algunas desviaciones en las direcciones suroeste o sureste son posibles.

Al instalar los colectores, es necesario asegurarse de que no estén a la sombra de edificios o árboles vecinos. La instalación de colectores en un ángulo igual a la latitud geográfica del área puede aumentar significativamente su eficiencia.

Esto se debe al hecho de que el nivel máximo de absorción de energía solar cae sobre las superficies de los colectores ubicadas en ángulo recto con la dirección de la insolación.

Por eso es necesario aumentar el ángulo de inclinación, lo que aumentará la eficiencia del colector en invierno, aumentando ligeramente la pérdida de calor en verano. Sin embargo, en verano es bastante aceptable un aumento de las pérdidas de calor debido a un exceso de energía térmica.

Calentar una casa con paneles solares tipo colector

En esencia, los colectores son muy similares a los paneles solares, ya que capturan la luz solar directa. Una excepción para esto último son las placas de película delgada que emiten corriente a partir de la luz dispersa. En cuanto a los colectores, se necesita radiación solar caliente para calentar el agua de los modelos planos. La única opción que suministra activamente agua caliente a las tuberías del sistema de calefacción durante todo el invierno, incluso con nubes densas, son los colectores de vacío.. Es el vacío el que ahorra el precioso calor.

Si decide tomar la opción de vacío, en este caso también tiene una opción: modelos de calentamiento directo de agua o indirecto. Los primeros se consideran estacionales, ya que el tanque de almacenamiento está ubicado directamente en la carcasa del colector y los tubos de doble cubierta, dentro de los cuales se encuentra el medio de vacío, están conectados directamente al tanque. En invierno, estos modelos no se pueden usar, el agua que contienen se congela.

Otra cosa es la calefacción de la casa con placas solares tipo colector para todo clima. Funcionarán incluso a -50 grados y con nubosidad, ya que el tanque de almacenamiento está instalado en la casa. Tal sistema funciona debido al fluido de transferencia de calor que se mueve a través de las tuberías entre las espirales ubicadas dentro del tanque y el colector. Los núcleos de los tubos de vacío se llenan con el mismo líquido. El agua solo está en el depósito, desde allí fluye a través de tuberías hacia las baterías.

Eficiencia de la calefacción solar

Los paneles solares se utilizan con mayor frecuencia como fuente de energía renovable y gratuita. Por lo tanto, para calentar la casa, serán efectivos para los sistemas de calefacción eléctrica, así como para calentar agua. El kit solar incluye:

  • convertidor ordinario;
  • convertidor de CA a CC;
  • sensor de nivel de batería;
  • sistema de toma de fuerza;
  • paneles y baterías.

La calefacción para el hogar se puede hacer sobre la base de calentadores eléctricos. al mismo tiempo, puede elegir hermosos radiadores de pared con sensores y control de temperatura. para lograr los mayores ahorros. También es conveniente utilizar un sistema como la calefacción por suelo radiante. En este caso, el calentamiento será uniforme y se distribuirá en la habitación por el movimiento de los flujos de aire. En términos de eficiencia, el sistema no será inferior a un radiador o convector. Y al usar baterías con alta potencia (la potencia se puede aumentar agregando paneles), puede usar energía para calentar agua. Un conjunto de paneles solares para una casa de verano o una casa de campo en este caso no solo será económico, sino también útil, especialmente en áreas donde hay interrupciones en el suministro de agua o se corta durante el verano.

Para que el calentamiento del agua y el suministro de electricidad a la casa salgan con el máximo beneficio, se instala una batería solar en el techo de la casa. Los paneles de calefacción en este caso serán lo más eficientes posible.Dos baterías salen de las placas, una por una entra agua fría en la batería, se calienta y entra en el intercambiador de calor externo. Más adentro de la caldera y distribuidos a la ducha o lavabo. Si la batería solar es bastante grande, puedes intentar conectar radiadores con un refrigerante en forma de agua. Esto requerirá una caldera o tanque grande, una bomba eléctrica y un elemento calefactor.

Si una fuente de agua caliente también funcionará con energía solar, entonces es necesario calcular la potencia para ello. En promedio 1 metro cuadrado de área de panel por persona. Aproximadamente la misma fórmula se usa para calcular el costo de la calefacción por suelo radiante, un metro cuadrado de panel por cada 10 metros cuadrados de piso.

Si no hay muchos días de sol en el año, predominan los días nublados y los inviernos largos, es mejor utilizar la energía solar como fuente adicional de electricidad. Además, para un trabajo efectivo, debe eliminar posibles interferencias (sombra de árboles) o excluir la proximidad de edificios de gran altura. Para la instalación de equipos y la instalación de paneles, puede usar las instrucciones en video.

Beneficios de un sistema de calefacción solar

Hay varias ventajas de los paneles solares para la calefacción del hogar:

  • Durante todo el año, su hogar cuenta con el calor necesario. También puede ajustar la temperatura de la casa a su discreción.
  • Independencia total de la vivienda y servicios comunales. Ahora no tienes que pagar enormes facturas de calefacción.
  • La energía solar es una reserva que se puede utilizar para diversas necesidades del hogar.
  • Estas baterías tienen una muy buena vida útil. Rara vez fallan, por lo que no tiene que preocuparse por reparar o reemplazar algunos componentes.

Hay algunos matices a los que debe prestar atención antes de elegir este sistema. Después de todo, tal sistema puede no ser adecuado para todos.

En muchos sentidos, la calidad de dicho sistema de calefacción depende de la geografía de residencia. Si vive en una región donde el sol no brilla todos los días, dichos sistemas serán ineficaces. Otra desventaja de este sistema es que los paneles solares son caros. Es cierto que no debemos olvidar que dicho sistema se amortizará por completo con el tiempo.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

La duración del sol en Rusia

Para suministrar a la casa la cantidad necesaria de calor, se requerirá de 15 a 20 m2. metros de área de paneles solares. Un metro cuadrado emite una media de hasta 120W.

Para recibir unos 500 kW de calor al mes, es necesario que haya unos 20 días de sol al mes.

Un requisito previo es la instalación de paneles solares en el lado sur del techo, ya que propaga la mayor parte del calor. Para que la calefacción solar sea lo más eficiente posible, el ángulo del techo debe ser de unos 45 grados. Es deseable que no crezcan árboles altos cerca de la casa y que no haya otros objetos que puedan crear sombra. El sistema de vigas de la casa debe tener la resistencia y confiabilidad necesarias. Dado que los paneles solares no son precisamente ligeros, se debe tener cuidado de que no dañen el edificio y no provoquen procesos destructivos. La probabilidad de derrumbe aumenta en invierno, ya que en esta época, además de las pesadas baterías, se acumulará nieve en el techo.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Los paneles solares generalmente se colocan en el techo de la casa.

A pesar de que los paneles solares son bastante caros, están ganando cada vez más popularidad. Se utilizan incluso donde el clima no es demasiado cálido. Tal sistema también se puede usar como calefacción adicional en el hogar. Dichos sistemas son más efectivos durante los meses de verano, cuando el sol brilla casi todos los días. Sin embargo, no olvide que la casa debe calentarse principalmente en los meses de invierno.

donde montar

Techo.La fijación de paneles solares en el techo es una solución obvia, pero no siempre la mejor para una casa privada. Una pendiente de techo orientada al sur proporciona el mejor resultado de un método de montaje solar fijo, pero las opciones no terminan ahí.

¿Qué son los paneles solares para calentar el hogar?

Con esta fijación, la pendiente del techo debe ser hacia el SUR

Paredes. Si la pared "mira" hacia el sur, es genial para colocarle paneles solares. Observe si una sombra cae sobre la pared desde árboles, edificios anexos, una cerca u otros objetos. No coloque paneles solares en estos lugares.

También es recomendable utilizar el muro sur

No debe colocar paneles en las paredes este u oeste. Por lo tanto, durante el período más intenso de horas de luz, recibirá solo rayos oblicuos en sus paneles, lo que reduce significativamente la eficiencia del sistema.

Alojamiento gratis. La opción más eficiente para colocar paneles solares, pero requiere espacio libre en el patio. Con la colocación libre de paneles solares en una casa particular, se pueden fijar en bisagras y así, dirigir su superficie al sol a 90 °.

Esta disposición de las baterías le permite obtener la máxima potencia de ellas.

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