Colector solar de vacío: instalación, conexión, funcionamiento

El contenido del artículo

• Cómo funciona el colector de vacío
• Montaje e instalación del colector en el techo
• Instalación del acumulador de calor
• Tendido de tuberías
• Flejes y dispositivos adicionales

Hoy en día, la forma más racional de utilizar la energía solar son los colectores de vacío del sistema de ACS. Nuestra revisión responderá a las principales preguntas sobre las características del funcionamiento de las plantas solares, su instalación y uso para las necesidades domésticas de una casa particular..

Cómo funciona el colector de vacío

A diferencia de un colector de panel plano, donde se calienta un radiador masivo, en el que se encierra un intercambiador de calor con agua, las plantas solares de vacío funcionan de manera diferente. En ellos, el refrigerante circula a través de tubos delgados encerrados en frascos transparentes, subiendo de abajo hacia arriba bajo la acción de la convección, que va acompañada de calentamiento. Opcionalmente, el colector de vacío puede tener las siguientes características de diseño:

• Espejo en la parte inferior de la bombilla, enfocando el flujo de luz en el tubo..
• La presencia de radiadores en las cámaras de aire, lo que contribuye a una absorción de calor más eficiente..
• Recubrimiento de las cámaras de aire para un propósito similar.
• Uso de tubos de calor llenos de una sustancia con un punto de ebullición bajo en lugar de tubos con refrigerante.
• Matraces al vacío y carcasa de vidrio laminado para reducir el retorno de calor.

El dispositivo del tubo de vacío del colector solar: 1 – entrada del refrigerante enfriado; 2 – intercambiador de calor (colector); 3 – cuerpo del disipador de calor; 4 – aislamiento térmico; 5 – condensador de tubo de calor; 6 – salida de refrigerante calentado; 7 – tapón hermético; 8 – fluido de trabajo; 9 – tubo de calor; 10 – placa de aluminio (absorbedor); 11 – tubo de vacío;

La introducción de tales soluciones aumenta el costo del colector, pero cuanto más alto es el precio, más energía solar puede recolectar la instalación y enviarla para calentar el agua. Esto es especialmente importante en el clima ruso, donde las pocas horas de luz del día y los bajos niveles de iluminación hacen posible utilizar solo instalaciones muy eficientes. El rendimiento del colector está determinado por los datos de su pasaporte de acuerdo con las necesidades del sistema de ACS..

Montaje e instalación del colector en el techo

Una de las principales diferencias del colector de vacío es que no requiere elevación al techo e instalación como conjunto. La instalación se puede realizar en unidades separadas, lo que facilita enormemente el trabajo independiente.

El marco base está inicialmente ensamblado. Es bastante voluminoso, pero ligero, por lo que el montaje es más fácil de realizar en el suelo. El principal elemento de soporte del marco son las barandillas laterales, que tienen un perfil cuadrado o en forma de U. En la parte superior, los rieles del techo están unidos al colector, un colector colector al que se conectan los matraces de calefacción. En la parte inferior, los perfiles están conectados por un riel espaciador, en el que se fija una tira con ranuras, un soporte para tubos de vacío. Además, los rieles del techo están conectados en la parte media por uno o dos espaciadores, que pueden tener almohadillas amortiguadoras en la parte superior..

En las esquinas, los pañuelos en la cabeza con ranuras radiales están unidos a los lados del marco. Las patas están atornilladas a ellas: largas desde el lado del colector y cortas en la parte inferior. Debido a la posibilidad de fijación inclinada a los refuerzos, el ángulo de instalación se puede ajustar, sin embargo, inmediatamente solo es necesario apretar los tornillos axiales con casquillos, las abrazaderas se aprietan una vez completada la instalación. Las patas traseras en muchos colectores están conectadas entre sí mediante tirantes de acero. En la parte inferior, las patas inclinadas se atornillan a las patas para su fijación al techo..

Después del premontaje, el marco se eleva al techo y se coloca en una pendiente orientada al sur. Primero, el colector se fija en la parte inferior, luego la posición de instalación se ajusta cambiando o ajustando la longitud de las patas traseras. Las patas se sujetan a la caja a través de la cubierta del techo, debajo de los pies se instalan sellos especiales del juego de entrega. Coloque el colector en el techo de tal manera que las patas descansen sobre los bordes de la superficie en relieve. Si es necesario, se montan rieles intermedios en el techo o se utilizan soportes tubulares para nieve como tales.

Se cree que el ángulo de inclinación óptimo es igual a la latitud en la que se encuentra el colector, sin embargo, dependiendo de la temporada y las características del diseño, puede haber ajustes indicados por el fabricante en las instrucciones de instalación. En algunos colectores, las patas traseras se fijan en ranuras longitudinales para la posibilidad de cambiar la pendiente en diferentes épocas del año. También tenga en cuenta que en pendientes pronunciadas, las patas delanteras y traseras se pueden intercambiar para mantener el ángulo de montaje requerido.

Instalación del acumulador de calor

El calor absorbido por los tubos colectores se transfiere al sistema de suministro de agua caliente, sin embargo, el funcionamiento en un modo de flujo continuo es imposible debido a una potencia instantánea insuficiente. El agua calentada se acumula en el acumulador de calor, desde donde se suministra a los puntos de extracción. Hay dos opciones para colocar la batería.

Colector de vacío solar con tanque de almacenamiento

El primero está en la parte superior del colector, mientras que el tanque se combina con el colector y el calor de las tuberías colectoras es absorbido directamente por el agua. Tal colocación de la batería es beneficiosa solo desde el punto de vista de que no tiene que instalarse en la casa, desperdiciando espacio útil. Sin embargo, a pesar de la presencia de aislamiento térmico, las pérdidas de calor son bastante elevadas, lo que permite el uso de baterías externas solo en regiones con clima templado. Dado que se utiliza agua en el circuito solar, se instala un elemento calefactor dentro del tanque, que no permite que el refrigerante se congele durante el tiempo de inactividad, o se implementa un sistema de recalentamiento mediante la circulación limitada del circuito solar.

Sistema solar para calentar agua del sol: 1 – suministro de agua fría; 2 – intercambiador de calor; 3 – caldera de calentamiento indirecto (acumulador de calor); 4 – sensor de temperatura; 5 – circuito de refrigerante; 6 – estación de bombeo; 7 – controlador; 8 – tanque de expansión; 9 – agua caliente; 10 – válvula de tres vías; 11 – colector solar

Un acumulador de calor ubicado dentro de la casa es capaz de retener el calor del agua calentada durante toda la noche, independientemente de la temperatura exterior; además, el volumen de agua almacenada es prácticamente ilimitado. Como regla general, para este propósito, se utilizan calderas de calentamiento indirecto; la solución de propilenglicol se usa como portador de calor en el circuito externo para sistemas de calefacción..

Tendido de tuberías

Una de las tareas más difíciles al instalar un colector es conectarlo a la tubería interna. La tubería no solo debe ser resistente a temperaturas extremas, sino que también debe tener un aislamiento de alta calidad. Se considera que la mejor opción para estos fines son las tuberías PEX con sistema de racores push-in, que se utilizan en sistemas de suministro de agua caliente..

Idealmente, la longitud de las tuberías debería ser mínima, especialmente en la parte exterior de la línea. Por tanto, es habitual montar los colectores en la parte más baja de la pendiente, conduciendo los tubos de conexión por debajo de la cubierta en la zona de Mauerlat. Tal colocación no siempre es aceptable debido a la sombra del lugar de instalación, lo que obliga a levantar el colector hacia arriba, haciendo el paso de las tuberías por el techo mediante entradas de sellado especiales. La parte exterior de las tuberías debe estar envuelta en una carcasa aislante de poliisocianurato espumado o caucho capaz de soportar temperaturas superiores a 150 ° C. El aislamiento térmico debe tener una funda exterior resistente a los rayos UV. Las partes internas de la línea también deben tener aislamiento térmico..

Flejes y dispositivos adicionales

El reto técnico más interesante a la hora de instalar un colector solar es interconectarlo con otros sistemas de fontanería y asegurar su correcto funcionamiento, al tiempo que se solucionan una serie de enfermedades infantiles de la planta solar. La conexión es más simple cuando la batería está ubicada externamente: se suministra agua fría a su tubería de derivación inferior, se extrae agua caliente de la tubería de derivación superior, el líquido se mueve bajo la presión de trabajo del sistema de suministro de agua.

La conexión del acumulador interno al colector del colector se realiza con dos tuberías paralelas, mientras que en el hueco frío se instala una bomba de circulación con rotor húmedo y un circuito hidráulico especial para sistemas solares. El pasaporte de la bomba debe permitir la capacidad de trabajar en sistemas con propilenglicol..

Uno de los principales problemas que surgen durante el funcionamiento de un colector solar es el estancamiento, cuando la temperatura en ambos circuitos alcanza un máximo práctico y el refrigerante empieza a hervir en el colector o en los propios tubos colectores. Este fenómeno se observa principalmente varias horas antes del mediodía debido al hecho de que en el período de calentamiento más activo, el agua de la batería no tuvo tiempo de enfriarse por completo. La solución más primitiva al problema es activar la circulación activa unas horas antes del día para enfriar completamente la batería, lo que no resuelve completamente el problema y tampoco es muy conveniente para los residentes..

Una opción alternativa es encender el circuito adicional cuando se sobrecalienta. Esta solución se realiza instalando en el punto de conexión al colector un par de válvulas de tres vías con servoaccionamientos, conectadas por un tubo de 3-4 metros de largo. Cuando se alcanza la temperatura máxima en el circuito primario, el controlador abre los grifos, por lo que la línea se alarga y se produce un enfriamiento adicional del refrigerante que ingresa al colector.

Otra opción más racional es conectar el acumulador de calor al sistema de calefacción. Cuando se produce un estancamiento, la unidad de calefacción principal se detiene y parte del agua del flujo de retorno se envía al tercer intercambiador de calor de la caldera de calefacción indirecta, enfriando su contenido. Estructuralmente, dicha solución es más complicada y, además, más cara de implementar, pero al mismo tiempo mucho más rentable desde el punto de vista de la eficiencia energética. Todos los métodos descritos no funcionan bien en la estación cálida, por lo tanto, el colector solo puede protegerse del sobrecalentamiento mediante sombreado artificial..