Aquecimento - coletores residenciais do aquecimento solar Sumário: Esta seção descreve os tipos diferentes de coletores solares usados para residências. Igualmente cobre momentaneamente os sistemas de aquecimento solares para que são seridos melhor. Os coletores solares são o coração da maioria de sistemas de energia solar. O coletor absorve a energia clara do sol e muda-a na energia calorífica. Os coletores solares aquecem um líquido, ar ou líquido. Este líquido é então seguimento usado do calor-direto ou do indirectly-the:
* Água para o uso do agregado familiar
* Espaços internos
* Água para piscinas
* Água ou ar para o uso comercial
* Ar para regenerar o material (de secagem) dessecante em um sistema refrigerando dessecante.
Há diversos tipos de coletores solares usados para residências. Estas são flat-plate, evacuar-tubo, e concentração de coletores.
Coletores do Flat-Plate: Os coletores do Flat-plate são o coletor o mais comum para as instalações water-heating e space-heating residenciais. Um coletor típico do flat-plate é uma caixa isolada do metal com um vidro ou um plástico cobrir-chamado vitrificar-e uma placa escuro-colorida do absorvente. A vitrificação pode ser transparente ou translúcida. Translúcido (luz transmissora somente), o vidro do baixo-ferro é um material de vitrificação comum para coletores do flat-plate porque o vidro do baixo-ferro transmite uma porcentagem elevada da energia solar disponível total. A vitrificação permite que a luz golpeie a placa do absorvente mas reduz a quantidade de calor que pode escapar. Os lados e a parte inferior do coletor são isolados geralmente, uma perda de calor de minimização mais adicional.
A placa do absorvente é geralmente preta porque as cores escuras absorvem uma energia mais solar do que cores claras. A luz solar passa com da vitrificação e golpeia a placa do absorvente, que se aquece acima, mudando a radiação solar na energia calorífica. O calor é transferido ao ar ou ao líquido que passam através do coletor. As placas do absorvente são cobertas geralmente com “os revestimentos seletivos,” que retêm a luz solar absorvida melhor e são mais duráveis do que a pintura preta ordinária.
As placas do absorvente são feitas frequentemente do cobre do metal geralmente ou alumínio-porque são ambos os bons condutores do calor. O cobre é mais caro, mas é um condutor melhor e é menos corrosão inclinada do que o alumínio.
Os coletores do Flat-plate caem em duas categorias básicas: líquido e ar. E ambos os tipos podem ser vitrificados ou unglazed.
Coletores líquidos: Em um coletor líquido, a energia solar aquece um líquido enquanto corre através dos tubos ou junto à placa do absorvente. Para este tipo de coletor, os tubos de fluxo são unidos à placa do absorvente assim que o calor absorvido pela placa do absorvente é conduzido prontamente ao líquido.
Os tubos de fluxo podem ser distribuídos paralelamente, using encabeçamentos da entrada e da tomada, ou em um teste padrão serpentino. Um teste padrão serpentino elimina a possibilidade de escapes do encabeçamento e assegura o fluxo uniforme. Um teste padrão serpentino não é apropriado, entretanto, para os sistemas que devem drenar para a proteção do gelo porque as passagens curvadas do fluxo não drenarão completamente.
Os sistemas líquidos os mais simples usam a água potável do agregado familiar, que é aquecida enquanto passa diretamente através do coletor e flui então à casa a ser usada para o banho, a lavanderia, etc. Este projeto é sabido como (ou “dirigir”) um sistema “open-loop”. Nas áreas onde as temperaturas de congelação são comuns, entretanto, os coletores líquidos devem um ou outro dreno a água quando a temperatura deixa cair ou usam um tipo do anticongelante de calor-transferem o líquido.
Nos sistemas com calor-transferir líquidos, o líquido de transferência absorve o calor do coletor e passa-o então através de um cambista de calor. O cambista de calor, que está geralmente no tanque de armazenamento da água dentro da casa, transfere o calor à água. Tais projetos são chamados (ou “indireto”) sistemas “closed-loop”. Ver a seção solar dos calefatores de água.
Os coletores líquidos vitrificados são usados para a água do agregado familiar do aquecimento e às vezes para o aquecimento de espaço. Os coletores líquidos Unglazed são de uso geral aquecer a água para piscinas. Porque estes coletores não precisam de suportar altas temperaturas, podem usar materiais menos caros tais como o plástico ou a borracha. Igualmente não exigem a congelar-impermeabilização porque as piscinas são usadas geralmente somente no tempo morno.
Coletores do ar: Os coletores do ar são simples, os coletores do flat-plate usados primeiramente para o aquecimento de espaço. As placas do absorvente em coletores do ar podem ser folhas de metal, camadas de tela, ou materiais não metálicos. Os fluxos de ar após o absorvente pela conveção natural ou quando forçado por um ventilador. Porque o ar conduz o calor muito menos prontamente do que o líquido faz, menos calor é transferido entre o ar e o absorvente do que em um coletor líquido.
Em alguns sistemas solares do ar-aquecimento, as aletas ou as corrugações no absorvente são usadas para aumentar a turbulência do ar e para melhorar a transferência térmica. A desvantagem desta estratégia é que pode igualmente aumentar a quantidade de poder necessária para ventiladores e, assim, aumentar os custos de operar o sistema. Em uns climas mais frios, o ar é distribuído entre a placa do absorvente e a isolação traseira para reduzir a perda de calor com da vitrificação. Entretanto, se o ar não será aquecido mais do que 30°F (17°C) acima da temperatura ao ar livre, o ar pode fluir em ambos os lados da placa do absorvente sem sacrificar a eficiência.
Os sistemas de ar têm a vantagem de eliminar os problemas de congelação e de ebulição associados com os sistemas líquidos. Embora os escapes sejam mais duros detetar dentro e obstruir um sistema de ar, são igualmente menos incômodos do que escapes em um sistema líquido. Os sistemas de ar podem frequentemente usar materiais menos-caros, tais como a vitrificação plástica, porque suas temperaturas de funcionamento são geralmente mais baixas do que aquelas de coletores líquidos.
Coletores do Evacuar-Tubo: os coletores do Evacuar-tubo aquecem a água nas aplicações residenciais que exigem umas mais altas temperaturas. Em um coletor do evacuar-tubo, a luz solar entra através do tubo de vidro exterior, golpeia o tubo do absorvente, e muda-o ao calor. O calor é transferido ao líquido que corre através do tubo do absorvente. O coletor consiste em fileiras dos tubos de vidro transparentes paralelos, cada qual contem um tubo do absorvente (no lugar da placa do absorvente em um coletor do flat-plate) coberto com um revestimento seletivo. os coletores do Evacuar-tubo são modular-tubos podem ser adicionados ou removido como as necessidades de água quente mudam.
Quando os tubos evacuados são manufactured, o ar está evacuado do espaço entre os dois tubos, dando forma a um vácuo. As perdas de calor condutor e convective são eliminadas porque não há nenhum ar para conduzir o calor ou para circular e causar perdas convective. Pode ainda haver alguma perda de calor radiante (a energia calorífica se moverá através do espaço de um aquecedor para uma superfície mais fresca, mesmo através de um vácuo). Entretanto, esta perda é pequena e de pouca conseqüência comparada com a quantidade de calor transferida ao líquido no tubo do absorvente.
os coletores do Evacuar-tubo estão disponíveis em um número de projetos. Alguns usam um terceiro tubo de vidro dentro do tubo do absorvente ou outras configurações de calor-transferem aletas e os tubos fluidos. Um coletor disponível no comércio do evacuar-tubo armazena 5 galões (19 litros) da água em cada tubo, eliminando a necessidade para um tanque de armazenamento solar separado. Os refletores coloc atrás dos tubos evacuados podem ajudar a focalizar a luz solar adicional no coletor.
Estes coletores são mais eficientes do que coletores do flat-plate para um par razões. Primeiramente, executam bem em dirigem e difundem a radiação solar. Esta caraterística, combinada com o fato de que o vácuo minimiza perdas de calor ao ar livre, faz estes coletores particular úteis nas áreas com invernos frios, nebulosos. Em segundo, por causa da forma circular do tubo evacuado, a luz solar é perpendicular ao absorvente para a maioria do dia. Para a comparação, em um coletor do flat-plate que esteja em um de posição fixa, o sol é somente perpendicular ao coletor no meio-dia. Quando os coletores do evacuar-tubo conseguirem umas mais altas temperaturas e umas eficiências mais elevadas do que coletores do flat-plate, são igualmente mais caros.
Concentrando coletores: Concentrando superfícies espelhadas uso dos coletores para concentrar a energia do sol em um absorvente chamou um receptor. Concentrando-se os coletores igualmente conseguem altas temperaturas, mas ao contrário dos coletores do evacuar-tubo, podem fazer assim somente quando a luz solar direta está disponível. A luz solar de superfície espelhada dos focos coletou sobre um áre extensa em uma área menor do absorvente para conseguir altas temperaturas. Alguns projetos concentram a energia solar em um ponto de foco, quando outro concentrarem os raios do sol ao longo de uma linha fina chamada a linha focal. O receptor é ficado situado no ponto de foco ou ao longo da linha focal. Calor-transferir o líquido corre através do receptor e absorve o calor.
Estes coletores alcangam umas temperaturas muito mais altas do que coletores do flat-plate. Entretanto, os concentradores podem somente focalizar a radiação solar direta, com o resultado que é que seu desempenho é pobre em dias obscuros ou nebulosos. Os concentradores são os mais práticos nas áreas da insolação elevada (exposição aos raios do sol), como aqueles perto do equador e no deserto Estados Unidos southwest.
Os concentradores executam melhor quando apontados diretamente no sol. Para fazer este, estes sistemas usam o seguimento de mecanismos para mover os coletores durante o dia para mantê-los focalizados no sol. os perseguidores da Único-linha central movem-se para o leste - a - para o oeste; os perseguidores da duplo-linha central movem o leste e o oeste e o Norte e Sul (para seguir o sol ao longo do ano). Além do que estes perseguidores mecânicos, há os perseguidores passivos que usam Freon para fornecer o movimento. Quando nao amplamente utilizados, fornecem uma alternativa da baixo-manutenção aos sistemas mecânicos.
Os concentradores são usados na maior parte em aplicações comerciais porque são caros e porque os perseguidores precisam a manutenção freqüente. Alguns sistemas de energia solar residenciais usam a parabólico-calha que concentra sistemas. Estas instalações podem fornecer a água quente, o aquecimento de espaço, e a purificação de água. A maioria de sistemas residenciais usam os perseguidores da único-linha central, que são menos caros e mais simples do que perseguidores da duplo-linha central.
Melhorias tecnológicas: A eficiência de sistemas de aquecimento e de coletores solares melhorou do princípio dos anos 70 e os custos deixaram cair um tanto. As eficiências podem ser atribuídas ao uso do baixo-ferro, de vidro tempered para vitrificar (o vidro do baixo-ferro permite a transmissão de uma energia mais solar do que o vidro convencional), da isolação melhorada, e do desenvolvimento de revestimentos seletivos duráveis.
Também, um coletor solar novo do ar, usado anteriormente primeiramente para edifícios comerciais, está agora disponível para repousos. Chamou um coletor transpired, ele elimina o custo da vitrificação, da caixa do metal, e da isolação. Este coletor é feito do metal preto, perfurado. O sol aquece o metal, e as trações de um ventilador arejam através dos furos no metal, que aquece o ar. Para as instalações residenciais, estes coletores estão disponíveis em 8 pés pelos painéis de 2.5 pés (2.4-meter por 0.8 medidores) capazes dos pés cúbicos do aquecimento 40 por o minuto (0.002 por segundo cúbicos dos medidores) do ar exterior. Em um dia de inverno ensolarado, o painel pode produzir temperaturas até 50°F (28°C) mais elevada do que a temperatura de ar ao ar livre. Os coletores Transpired do ar aquecem não somente o ar, mas igualmente melhoram a qualidade do ar interna diretamente pré-aquecendo o ar ao ar livre fresco.
Estes coletores conseguiram muito altamente eficiência-mais de 70% em algumas aplicações comerciais. Sinal de adição, porque os coletores não exigem nenhuma vitrificação ou isolação, são baratos manufaturar. Todos estes fatores fazem a coletores transpired do ar uma fonte muito cost-effective do calor solar.
Há outros sistemas refrigerando do protótipo que operam-se hoje. Alguns usam o calor dos coletores solares para refrigerar de absorção. Outro estão sendo usados para renovar o material dessecante em sistemas refrigerando dessecantes. Os dessecativos, tais como o gel de silicone, atraem naturalmente a umidade. São usados para reduzir a umidade e as cargas refrigerando resultantes em climas quentes, húmidos.
Avaliações de desempenho do coletor: Quando você está comprando coletores solares, você pode comparar seu desempenho. Procurar uma Avaliação solar & Certificação Corporation (SRCC) ou a etiqueta do centro de energia solar (FSEC) de Florida no equipamento que você está considerando para verific suas avaliações de desempenho comparativas. Para mais informação os padrões de desempenho de SRCC ou de FSEC, contatam-nos.
Um futuro brilhante: Os coletores solares podem ser usados para quase todo o processo que exigir o calor. Porque as leis ambientais se transformam mais estritas e o preço de aumentos convencionais do poder, é provável que os coletores solares serão integrated em muitas aplicações.
Coletores solares de tecnologia obsoleta: Diversos baratos, coletores solares “de tecnologia obsoleta” com funções específicas estão igualmente disponíveis comercialmente. Os calefatores do grupo são calefatores de água solares simples, eficazes; os fogões solares da caixa são usados cozinhando e para a água purifying; e os destiladores solares produzem a água destilada barata de virtualmente todo o nascente de água.
Tratar os calefatores, igualmente conhecidos como o “breadbox” ou os sistemas integrados do coletor, usam uns ou vários tanques pretos enchidos com água e coloc em uma caixa isolada, vitrificada. Algumas caixas incluem refletores para aumentar a radiação solar. A energia solar passa com da vitrificação e aquece a água nos tanques. Estes dispositivos são calefatores de água solares baratos mas devem ser saídos ou protegido da congelação quando as temperaturas deixam cair abaixo de zero.
Um calefator do grupo é um calefator de água solar simples que use uns ou vários tanques pretos enchidos com água e coloc em uma caixa isolada, vitrificada.
Os fogões solares da caixa são baratos comprar e fácil construir e usar-se. Consistem em uma caixa roomy, isolada alinhada com material reflexivo, coberta com a vitrificação, e cabida com um refletor externo. Os potenciômetros de cozimento pretos serem como os absorventes, aquecendo-se acima mais rapidamente do que o cookware do alumínio brilhante ou do aço inoxidável. Os fogões da caixa podem igualmente ser usados para matar as bactérias na água se a temperatura pode alcangar o ponto de ebulição.
Os destiladores solares fornecem a água destilada barata da mesmo água salgado ou mal contaminada. Trabalham no princípio que molham em um recipiente aberto evaporarão. Um solar ainda usa a energia solar para acelerar o processo da evaporação. Os destiladores consistem em um recipiente isolado, escuro-colorido coberto com a vitrificação disso são inclinados assim que a água fresca de condensação pode gotejar em uma calha da coleção. Um solar pequeno ainda, que seja sobre o tamanho de seu fogão de cozinha, pode produzir dois galões da água destilada em um dia ensolarado. |
