A energia solar é uma boa fonte alternativa de energia para as necessidades domésticas e domésticas. É difícil superestimar seus benefícios, porque a energia do Sol pode ser usada não apenas para gerar eletricidade, mas também calor. É para isso que servem os coletores solares.
- O que é um coletor solar
- O princípio de funcionamento dos coletores solares
- Detalhes de coletores solares
O que é um coletor solar
Os colectores solares são dispositivos que convertem a energia solar em calor e destinam-se a aquecer o líquido de refrigeração que neles circula (anticongelante, água) com posterior transferência do calor acumulado para os consumidores. Eles são usados para aquecimento de água em sistemas de abastecimento de água quente, para aquecimento, para construção de casas quentes, para aquecimento de água em piscinas. Os coletores solares são equipados com materiais seletivos especiais (revestimentos), que contribuem para uma melhor absorção e acúmulo da energia solar, para depois convertê-la em energia térmica para enviá-la ao consumidor.
Na verdade, os coletores solares desempenham a função de aquecedor de água, por isso são amplamente utilizados nas residências como fonte principal ou adicional de energia para aquecimento de água (sistemas de água quente) e/ou aquecimento. Eles são especialmente procurados fora da área urbana, por exemplo, em residências particulares, em casas de veraneio – onde nem sempre há acesso a comunicações térmicas centralizadas, e a instalação de uma caldeira elétrica ou a gás exige um grande investimento.
Em termos muito simples, um coletor solar é um dispositivo que, aquecido pela luz do sol e passando água por si mesmo, o aquece. Exemplos primitivos de coletores também são encontrados na vida cotidiana: é assim que uma garrafa de plástico ou uma mangueira de água exposta ao sol, bem como um tanque de metal aquecido devido à alta condutividade térmica do metal, emite calor para a água. A propósito, se você pintar o recipiente de preto, a água aquecerá ainda mais e mais rápido, porque a tinta preta absorve melhor os raios do sol e praticamente não os reflete – essa propriedade da cor preta é usada com sucesso hoje em coletores solares .
O princípio de funcionamento dos coletores solares
Apesar da existência de vários tipos de coletores solares , o princípio de seu funcionamento é idêntico. Baseia-se nas leis elementares da física, que são estudadas na escola. Ou seja, quando a água é aquecida, sua densidade diminui e, portanto, em um nível igual, a água quente pesa menos que a água fria. Assim, um líquido de menor densidade (ou seja, água quente) é substituído por um líquido de maior densidade (água fria).
Portanto, a água fria que circula pelas tubulações irá deslocar (conduzir) a água aquecida, e devido a este processo, a água é aquecida e/ou a casa é aquecida. A única e principal diferença das comunicações térmicas usuais é a fonte de calor, que em vez de uma caldeira a gás ou elétrica é o Sol. Para manter a estabilidade do sistema durante a operação ininterrupta do dia e do ano, uma bomba de circulação e outros equipamentos adicionais são usados.
A potência do coletor solar é calculada com base nos dados de eficiência do coletor, coeficientes de perda de calor, área do coletor e aquecimento esperado e/ou volume de água a ser aquecida, valor de insolação do sistema, condições meteorológicas e climáticas de uma determinada região.
Como os coletores solares são feitos e como eles funcionam – detalhes do dispositivo
Raios de luz caem na superfície do coletor e aquecem o líquido refrigerante que está dentro dele. Então, através de um sistema de tubos finos especiais, o refrigerante entra no tanque de armazenamento cheio de água. Para aquecer todo o líquido uniformemente, os tubos passam por todo o volume do tanque. À medida que flui pelo tanque, o refrigerante gradualmente esfria e depois volta para o coletor, já resfriado, e novamente aquece aqui. Assim, há uma circulação natural constante do refrigerante de água quente no tanque, de onde o líquido pode ser fornecido aos radiadores de aquecimento ou aos sistemas de abastecimento de água quente da casa. Se de repente a água no tanque esfriar abaixo de um mínimo predeterminado, o aquecimento de backup é ligado – na maioria das vezes é uma caldeira elétrica ou a gás. Esta temperatura é controlada por sensores especiais instalados no sistema de controle do coletor.
De fato, o design do coletor é um dispositivo bastante complexo e inclui:
- uma superfície para absorver a luz solar (painel plano ou tubos especiais );
- um sistema de tubos finos (bobina) por onde circula o refrigerante;
- tanque de armazenamento ou expansão para o refrigerante, onde é levado à temperatura desejada; para maior eficiência, é desejável isolar o tanque com lã mineral ou outra camada de proteção térmica (isolamento);
- um circuito de troca de calor através do qual o refrigerante aquece o tanque de água;
- estação de controle – automação para controle de abastecimento e circulação de água (controlador, sensores de temperatura e pressão, bomba e elementos de travamento);
- um elemento de aquecimento elétrico em caso de aquecimento de água em caso de intensidade de energia solar insuficiente.
Você precisa entender que o coletor solar é um dispositivo totalmente autônomo e independente que produz energia ecologicamente correta e permite economizar dinheiro se for projetado e funcionando corretamente. É preferível instalá-lo no local mais alto, por exemplo, no telhado. Isso garantirá a circulação adequada do refrigerante sem recorrer à ajuda de uma bomba.