Calefacción - colectores residenciales de la calefacción solar Resumen: Esta sección describe los diversos tipos de colectores solares usados para las residencias. También cubre breve los sistemas de calefacción solar para los cuales son más adecuados. Los colectores solares son el corazón de la mayoría de los sistemas de energía solar. El colector absorbe la energía pálida del sol y la cambia en energía térmica. Los colectores solares calientan un líquido, aire o líquido. Este líquido entonces es siguiente usado del calor-directo o del indirectly-the:
* Agua para el uso del hogar
* Espacios de interior
* Agua para las piscinas
* Agua o aire para el uso comercial
* Aire para regenerar el material (de secado) desecante en un sistema de enfriamiento desecante.
Hay varios tipos de colectores solares usados para las residencias. Éstos son placa llano, evacuar-tubo, y concentrar los colectores.
Colectores del placa llano: Los colectores del placa llano son el colector más común para las instalaciones water-heating y space-heating residenciales. Un colector típico del placa llano es una caja aislada del metal con un cristal o un plástico cubrir-llamado esmaltar-y una placa oscuro-coloreada del amortiguador. El satinado puede ser transparente o translúcido. Translúcido (luz que transmite solamente), el cristal del bajo-hierro es un material de satinado común para los colectores del placa llano porque el cristal del bajo-hierro transmite un alto porcentaje de la energía solar disponible total. El satinado permite que la luz pegue la placa del amortiguador pero reduce la cantidad de calor que puede escaparse. Aíslan a los lados y la parte inferior del colector generalmente, pérdida de calor que disminuye adicional.
La placa del amortiguador es generalmente negra porque los colores oscuros absorben más energía solar que colores pálidos. La luz del sol pasa con el satinado y pega la placa del amortiguador, que calienta hacia arriba, cambiando la radiación solar en energía térmica. El calor se transfiere al aire o al líquido que pasa a través del colector. Las placas del amortiguador se cubren común con las “capas selectivas,” que conservan la luz del sol absorbente mejor y son más durables que la pintura negra ordinaria.
Las placas del amortiguador se hacen a menudo del cobre del metal generalmente o aluminio-porque son ambos buenos conductores del calor. El cobre es más costoso, pero es un mejor conductor y es menos corrosión propensa que el aluminio.
Los colectores del placa llano entran en dos categorías básicas: líquido y aire. Y ambos tipos pueden ser esmaltados o unglazed.
Colectores líquidos: En un colector líquido, la energía solar calienta un líquido mientras que atraviesa los tubos en o adyacente a la placa del amortiguador. Para este tipo de colector, los tubos de flujo se unen a la placa del amortiguador así que el calor absorbente por la placa del amortiguador se conduce fácilmente al líquido.
Los tubos de flujo se pueden encaminar paralelamente, usar jefes de la entrada y del enchufe, o en un patrón serpentino. Un patrón serpentino elimina la posibilidad de los escapes del jefe y asegura flujo uniforme. Un patrón serpentino no es apropiado, sin embargo, para los sistemas que deben drenar para la protección del helada porque los pasos curvados del flujo no drenarán totalmente.
Los sistemas líquidos más simples utilizan el agua potable del hogar, se calienta que mientras que pasa directo a través del colector y después fluye a la casa que se utilizará para bañarse, el lavadero, el etc. Este diseño se conoce como (o “dirigir”) sistema “de anillo abierto”. En áreas donde están comunes las temperaturas de congelación, sin embargo, los colectores líquidos deben cualquier dren el agua cuando la temperatura cae o utilizan un tipo del anticongelante de calor-transfieren el líquido.
En sistemas con calor-transferir los líquidos, el líquido de la transferencia absorbe calor del colector y después pasa a través de un cambiador de calor. El cambiador de calor, que está generalmente en el tanque de almacenamiento del agua dentro de la casa, transfiere calor al agua. Tales diseños se llaman (o “indirecto”) los sistemas “a circuito cerrado”. Ver la sección solar de los calefactores de agua.
Los colectores líquidos esmaltados se utilizan para el agua del hogar de la calefacción y a veces para la calefacción de talleres. Los colectores líquidos Unglazed son de uso general calentar el agua para las piscinas. Porque estos colectores no necesitan soportar temperaturas altas, pueden utilizar los materiales menos costosos tales como plástico o caucho. También no requieren la congelar-impermeabilización porque las piscinas se utilizan generalmente solamente en tiempo caliente.
Colectores del aire: Los colectores del aire son simples, los colectores del placa llano usados sobre todo para la calefacción de talleres. Las placas del amortiguador en colectores del aire pueden ser hojas de metal, capas de la pantalla, o materiales nos-metálico. Los flujos de aire más allá del amortiguador por la convección natural o cuando está forzado por un ventilador. Porque el aire conduce calor mucho menos fácilmente que lo hace el líquido, menos calor se transfiere entre el aire y el amortiguador que en un colector líquido.
En algunos sistemas solares de la aire-calefacción, las aletas o los corrugaciones en el amortiguador se utilizan para aumentar turbulencia del aire y para mejorar traspaso térmico. La desventaja de esta estrategia es que puede también aumentar la cantidad de energía necesaria para los ventiladores y, así, para aumentar los costes de gestionar el sistema. En climas más fríos, el aire se encamina entre la placa del amortiguador y el aislamiento posterior para reducir pérdida de calor con el satinado. Sin embargo, si el aire no es calentado más que 30°F (17°C) encima de la temperatura al aire libre, el aire puede fluir en ambos lados de la placa del amortiguador sin sacrificar eficacia.
Los sistemas de aire tienen la ventaja de eliminar los problemas de congelación y de ebullición asociados a los sistemas líquidos. Aunque los escapes sean más duros detectar y enchufar un sistema de aire, son también menos molestos que los escapes en un sistema líquido. Los sistemas de aire pueden utilizar a menudo los materiales menos-costosos, tales como satinado plástico, porque sus temperaturas operatorias son generalmente más bajas que las de colectores líquidos.
Colectores del Evacuar-Tubo: los colectores del Evacuar-tubo calientan el agua en las aplicaciones residenciales que requieren temperaturas más altas. En un colector del evacuar-tubo, la luz del sol entra a través del tubo de cristal externo, pega el tubo del amortiguador, y cambia al calor. El calor se transfiere al líquido que atraviesa el tubo del amortiguador. El colector consiste en filas de tubos de cristal transparentes paralelos, que contiene un tubo del amortiguador (en lugar de la placa del amortiguador en un colector del placa llano) cubierto con una capa selectiva. los colectores del Evacuar-tubo son modular-tubos pueden ser agregados o ser quitados como las necesidades de agua caliente cambian.
Cuando los tubos evacuados son manufacturados, el aire se evacua del espacio entre los dos tubos, formando un vacío. Se eliminan las pérdidas del calor de convección conductor y porque no hay aire para conducir calor o para circular y para causar pérdidas convectivas. Puede todavía haber una cierta pérdida de calor radiante (la energía térmica se moverá a través de espacio desde un calentador a una superficie más fresca, incluso a través de un vacío). Sin embargo, esta pérdida es pequeña y de poca consecuencia comparada con la cantidad de calor transferida al líquido en el tubo del amortiguador.
los colectores del Evacuar-tubo están disponibles en un número de diseños. Algunos utilizan un tercer tubo de cristal dentro del tubo del amortiguador u otras configuraciones de calor-transfieren aletas y los tubos flúidos. Un colector disponible en el comercio del evacuar-tubo almacena 5 galones (19 litros) de agua en cada tubo, eliminando la necesidad de un tanque de almacenamiento solar separado. Los reflectores colocados detrás de los tubos evacuados pueden ayudar a centrarse luz del sol adicional en el colector.
Estos colectores son más eficientes que los colectores del placa llano por unas par de razones. Primero, se realizan en dirigen y difunden bien la radiación solar. Esta característica, combinada con el hecho de que el vacío disminuye pérdidas de calor al aire libre, hace estos colectores particularmente útiles en áreas con inviernos fríos, nublados. En segundo lugar, debido a la forma circular del tubo evacuado, la luz del sol es perpendicular al amortiguador para la mayor parte de el día. Para la comparación, en un colector del placa llano que esté en un de posición fija, el sol es solamente perpendicular al colector al mediodía. Mientras que los colectores del evacuar-tubo logran temperaturas más altas y eficacias más altas que los colectores del placa llano, son también más costosos.
Concentrar los colectores: Concentrando superficies reflejadas uso de los colectores para concentrar la energía del sol en un amortiguador llamó un receptor. Concentrando los colectores también logran temperaturas altas, pero desemejante de los colectores del evacuar-tubo, pueden hacer tan solamente cuando la luz del sol directa está disponible. La luz del sol superficial reflejada de los enfoques recogió sobre una área extensa sobre un área más pequeña del amortiguador para lograr temperaturas altas. Algunos diseños concentran energía solar sobre un punto focal, mientras que otros concentran los rayos del sol a lo largo de una línea fina llamada la línea focal. El receptor está situado en el punto focal o a lo largo de la línea focal. Calor-transferir el líquido atraviesa el receptor y absorbe calor.
Estos colectores alcanzan temperaturas mucho más altas que los colectores del placa llano. Sin embargo, los concentradores pueden enfocar solamente la radiación solar directa, con el resultado siendo que su funcionamiento es pobre en días nebulosos o nublados. Los concentradores son los más prácticos de áreas de la alta insolación (exposición a los rayos del sol), por ejemplo ésos cerca del ecuador y en el desierto Estados Unidos southwest.
Los concentradores se realizan mejor cuando están señalados directo en el sol. Para hacer esto, estos sistemas utilizan seguir su trayectoria mecanismos para mover los colectores durante el día para mantenerlos centrados en el sol. los perseguidores del Solo-eje mueven del Este al Oeste; los perseguidores del dual-eje mueven el este y oeste y norte y sur (seguir el sol a través del año). Además de estos perseguidores mecánicos, hay los perseguidores pasivos que utilizan Freón para suministrar el movimiento. Mientras que son no ampliamente utilizada, proporcionan una alternativa del bajo-mantenimiento a los sistemas mecánicos.
Los concentradores se utilizan sobre todo en aplicaciones comerciales porque son costosos y porque los perseguidores necesitan mantenimiento frecuente. Algunos sistemas de energía solar residenciales utilizan el parabólico-canal que concentra sistemas. Estas instalaciones pueden proporcionar la agua caliente, la calefacción de talleres, y la purificación del agua. La mayoría de los sistemas residenciales utilizan a perseguidores del solo-eje, que son menos costosos y más simples que perseguidores del dual-eje.
Mejorías tecnológicas: La eficacia de los sistemas y de los colectores de calefacción solar ha mejorado a partir de las comienzos de los años 70 y los costes han caído algo. Las eficacias se pueden atribuir al uso del bajo-hierro, del cristal tempered para esmaltar (el cristal del bajo-hierro permite la transmisión de más energía solar que el cristal convencional), del aislamiento mejorado, y del revelado de capas selectivas durables.
También, un nuevo colector solar del aire, usado antes sobre todo para los edificios comerciales, está disponible ahora para los hogares. Llamó un colector transpirado, él elimina el coste del satinado, de la caja del metal, y del aislamiento. Este colector se hace del metal negro, perforado. El sol calienta el metal, y los tirones de un ventilador ventilan a través de los agujeros en el metal, que calienta el aire. Para las instalaciones residenciales, estos colectores están disponibles en 8 pies por los paneles de 2.5 pies (2.4-meter por 0.8 metros) capaces de la calefacción 40 pies cúbicos por el minuto (0.002 metros cúbicos por segundo) de aire exterior. En un día de invierno asoleado, el panel puede producir temperaturas hasta 50°F (28°C) más alto que temperatura del aire al aire libre. Los colectores transpirados del aire no sólo calientan el aire, pero también mejoran calidad del aire de interior directo precalentando el aire al aire libre fresco.
Estos colectores han logrado muy arriba eficacia-más el de 70% en algunas aplicaciones comerciales. Más, porque los colectores no requieren ninguÌn satinado o aislamiento, son baratos fabricar. Todos estos factores hacen los colectores transpirados del aire una fuente muy rentable de calor solar.
Hay otros sistemas de enfriamiento del prototipo operatorios hoy. Algunos utilizan calor de los colectores solares para el enfriamiento de absorción. Otros se están utilizando para renovar el material desecante en sistemas de enfriamiento desecantes. Los desecativos, tales como gel de silicona, atraen naturalmente la humedad. Se utilizan para reducir humedad y las cargas de enfriamiento resultantes en climas calientes, húmedos.
Grados de funcionamiento del colector: Cuando usted está haciendo compras para los colectores solares, usted puede comparar su funcionamiento. Buscar un Rating solar & Certification Corporation (SRCC) o la etiqueta engomada de centro de energía solar (FSEC) de la Florida en el equipo que usted está considerando para comprobar sus grados de funcionamiento comparativos. Para más información sobre los estándares de funcionamiento de SRCC o de FSEC, los hacen contacto con.
Un futuro brillante: Los colectores solares se pueden utilizar para casi cualquier proceso que requiera calor. Pues las leyes ambientales se convierten en más terminantes y el precio de los aumentos convencionales de la energía, es probable que los colectores solares sean integrados en muchas aplicaciones.
Colectores solares poco tecnológicos: Varios baratos, los colectores solares “poco tecnológicos” con funciones específicas están también disponibles comercialmente. Los calefactores de la hornada son calefactores de agua solares simples, eficaces; las cocinas solares de la caja se utilizan para cocinar y para el agua de la purificación; y los alambiques solares producen el agua destilada barato de virtualmente cualquier fuente de agua.
Tratar los calefactores por lotes, también conocidos como el “breadbox” o los sistemas integrados del colector, utiliza los uno o más tanques negros llenados de agua y colocados en una caja aislada, esmaltada. Algunas cajas incluyen los reflectores para aumentar la radiación solar. La energía solar pasa con el satinado y calienta el agua en los tanques. Estos dispositivos son calefactores de agua solares baratos pero se deben salir o proteger contra la congelación cuando las temperaturas caen bajo cero.
Un calefactor de la hornada es un calefactor de agua solar simple que utiliza los uno o más tanques negros llenados de agua y colocados en una caja aislada, esmaltada.
Las cocinas solares de la caja son baratas comprar y fácil construir y utilizar. Consisten en una caja amplia, aislada alineada con el material reflexivo, cubierta con el satinado, y cabida con un reflector externo. Los potes de cocinar negros sirven como amortiguadores, calentando hacia arriba más rápidamente que cookware del aluminio brillante o del acero inoxidable. Las cocinas de la caja se pueden también utilizar para matar bacterias en agua si la temperatura puede alcanzar el punto de ebullición.
Los alambiques solares proporcionan el agua destilada barato de la incluso agua salada o malo contaminada. Trabajan en el principio que riegan en un envase abierto se evaporarán. Un solar todavía utiliza energía solar para acelerar el proceso de la evaporación. Se inclinan los alambiques consisten en un envase aislado, oscuro-coloreado cubierto con el satinado de eso así que el agua dulce de condensación puede gotear en un canal de la colección. Un pequeño solar todavía, que está sobre el tamaño de su estufa de cocina, puede producir dos galones de agua destilada en un día asoleado. |
