Esti aici

pentru

Sistemele de încălzire solară active folosesc energia solară pentru a încălzi un fluid - fie lichid, fie aer - și apoi transferă căldura solară direct în spațiul interior sau într-un sistem de stocare pentru utilizare ulterioară. Dacă sistemul solar nu poate asigura încălzirea adecvată a spațiului, un sistem auxiliar sau de rezervă asigură căldura suplimentară. Sistemele lichide sunt mai des utilizate atunci când este inclusă depozitarea și sunt potrivite pentru sistemele de încălzire radiantă, cazanele cu radiatoare de apă caldă și chiar și pompele de căldură cu absorbție și răcitoarele. Atât sistemele lichide, cât și cele aeriene pot completa sistemele de aer forțat.

Încălzire solară activă pe bază de lichide

Colectoarele solare de lichid sunt cele mai potrivite pentru încălzirea centrală. Sunt aceleași cu cele utilizate în sistemele solare de încălzire a apei menajere. Colectoarele cu plăci plate sunt cele mai frecvente, dar sunt disponibile și colectoarele pentru tuburi evacuate și concentrare. În colector, un transfer de căldură sau un fluid „de lucru”, cum ar fi apa, antigelul (de obicei propilen glicol netoxic) sau alt tip de lichid absoarbe căldura solară. La momentul potrivit, un controler acționează o pompă de circulație pentru a deplasa fluidul prin colector.

Lichidul curge rapid, astfel încât temperatura sa crește doar între 10 ° și 20 ° F (5,6 ° până la 11 ° C) pe măsură ce se deplasează prin colector. Încălzirea unui volum mai mic de lichid la o temperatură mai ridicată crește pierderea de căldură din colector și scade eficiența sistemului. Lichidul curge fie către un rezervor de stocare, fie către un schimbător de căldură pentru utilizare imediată. Alte componente ale sistemului includ conducte, pompe, supape, un rezervor de expansiune, un schimbător de căldură, un rezervor de stocare și comenzi.

Debitul depinde de fluidul de transfer de căldură. Pentru a afla mai multe despre tipurile de colectoare solare lichide, dimensionarea, întreținerea și alte probleme ale acestora, consultați încălzirea solară a apei.

Depozitarea căldurii în sistemele lichide

Sistemele lichide stochează căldura solară în rezervoare de apă sau în masa de zidărie a unui sistem de plăci radiante. În sistemele de stocare de tip rezervor, căldura din fluidul de lucru se transferă către un fluid de distribuție într-un schimbător de căldură exterior către sau în interiorul rezervorului.

Rezervoarele sunt sub presiune sau nepresurizate, în funcție de proiectarea generală a sistemului. Înainte de a alege un rezervor de stocare, luați în considerare costul, dimensiunea, durabilitatea, unde să îl amplasați (în subsol sau în exterior) și cum să îl instalați. Poate fi necesar să construiți un rezervor la fața locului dacă un rezervor de dimensiunea necesară nu se va potrivi prin ușile existente. Rezervoarele au, de asemenea, limite pentru temperatură și presiune și trebuie să îndeplinească codurile locale de construcții, instalații sanitare și mecanice. De asemenea, ar trebui să rețineți câtă izolație este necesară pentru a preveni pierderile excesive de căldură și ce fel de acoperire sau etanșare de protecție este necesară pentru a evita coroziunea sau scurgerile.

Rezervoare specializate sau personalizate pot fi necesare în sistemele cu cerințe de depozitare foarte mari. Acestea sunt de obicei din oțel inoxidabil, fibră de sticlă sau plastic de înaltă temperatură. Rezervoarele de beton și lemn (cadă cu hidromasaj) sunt, de asemenea, opțiuni. Fiecare tip de rezervor are avantajele și dezavantajele sale și toate tipurile necesită o amplasare atentă din cauza dimensiunii și greutății lor. Poate fi mai practic să folosiți mai multe tancuri mai mici decât unul mare. Cea mai simplă opțiune a sistemului de stocare este utilizarea încălzitoarelor de apă menajere standard. Ele îndeplinesc codurile de construcție pentru cerințele recipientelor sub presiune, sunt căptușite pentru a inhiba coroziunea și sunt ușor de instalat.

Distribuirea căldurii pentru sisteme lichide

Puteți utiliza o pardoseală radiantă, plinte de apă caldă sau radiatoare sau un sistem central de aer forțat pentru a distribui căldura solară. Într-un sistem de pardoseală radiantă, lichidul încălzit cu energie solară circulă prin țevile încorporate într-o podea subțire din plăci de beton, care apoi radiază căldură în cameră. Încălzirea prin pardoseală radiantă este ideală pentru sistemele solare lichide, deoarece funcționează bine la temperaturi relativ scăzute. Un sistem atent proiectat poate să nu necesite un rezervor separat de stocare a căldurii, deși majoritatea sistemelor le includ pentru controlul temperaturii. Un cazan convențional sau chiar un încălzitor de apă menajer standard poate furniza căldură de rezervă. Placa este de obicei finisată cu țiglă. Sistemele de plăci radiante necesită mai mult timp pentru încălzirea locuinței de la „pornire la rece” decât alte tipuri de sisteme de distribuție a căldurii. Cu toate acestea, odată ce funcționează, asigură un nivel consistent de căldură. Covoarele și covoarele vor reduce eficiența sistemului. Consultați încălzirea radiantă pentru mai multe informații.

Plăcile și radiatoarele cu apă caldă necesită apă între 71 ° și 82 ° C (160 ° și 180 ° F) pentru a încălzi eficient o cameră. În general, colectoarele de lichide cu plăci plate încălzesc fluidele de transfer și distribuție la 32 ° și 49 ° C între 90 ° și 120 ° F. Prin urmare, utilizarea plintelor sau radiatoarelor cu un sistem de încălzire solară necesită ca suprafața plintei sau a radiatoarelor să fie mai mare, temperatura lichidului încălzit cu energie solară să fie mărită de sistemul de rezervă sau de un colector solar de temperatură medie (cum ar fi ca colector de tub evacuat) să fie înlocuit cu un colector de plăci plate.

Există mai multe opțiuni pentru încorporarea unui sistem lichid într-un sistem de încălzire cu aer forțat. Proiectarea de bază este plasarea unui schimbător de căldură lichid-aer sau bobină de încălzire în conducta principală de retur aer-cameră înainte de a ajunge în cuptor. Aerul care se întoarce din spațiul de locuit este încălzit pe măsură ce trece peste lichidul încălzit solar în schimbătorul de căldură. Cuptorul furnizează căldură suplimentară, după cum este necesar. Bobina trebuie să fie suficient de mare pentru a transfera suficientă căldură în aer la cea mai scăzută temperatură de funcționare a colectorului.

Preîncălzirea ventilației

Sistemele solare de încălzire a aerului folosesc aerul ca fluid de lucru pentru absorbția și transferul energiei solare. Colectoarele solare de aer pot încălzi direct camere individuale sau pot preîncălzi aerul care trece într-un ventilator de recuperare a căldurii sau prin bobina de aer a unei pompe de căldură sursă de aer.

Colectoarele de aer produc căldură mai devreme și mai târziu în timpul zilei decât sistemele lichide, deci pot produce mai multă energie utilizabilă într-un sezon de încălzire decât un sistem lichid de aceeași dimensiune. De asemenea, spre deosebire de sistemele lichide, sistemele de aer nu îngheață, iar scurgerile minore în colector sau în conductele de distribuție nu vor provoca probleme semnificative, deși vor degrada performanța. Cu toate acestea, aerul este un mediu de transfer de căldură mai puțin eficient decât lichidul, astfel încât colectoarele solare de aer funcționează la o eficiență mai mică decât colectoarele solare de lichid.

Deși unele sisteme timpurii treceau aerul încălzit cu energie solară printr-un pat de roci ca stocare a energiei, această abordare nu este recomandată din cauza ineficiențelor implicate, a potențialelor probleme cu condensarea și mucegaiul în patul de rocă și efectele acelei umidități și mucegaiuri asupra calitatea aerului din interior.

Colectoarele solare de aer sunt adesea integrate în pereți sau acoperișuri pentru a-și ascunde aspectul. De exemplu, un acoperiș de țiglă ar putea avea căi de curgere a aerului încorporate pentru a utiliza căldura absorbită de țigle.

Majoritatea sistemelor solare de încălzire a aerului sunt încălzitoare de aer de cameră, dar dispozitivele relativ noi numite colectoare de aer transpirați au aplicații limitate în case.

Incalzitoare de aer de camera

Colectoarele de aer pot fi instalate pe un acoperiș sau pe un perete exterior (orientat spre sud) pentru încălzirea uneia sau mai multor camere. Deși sunt disponibile colectoare fabricate din fabrică pentru instalare la fața locului, personalitățile de bricolaj pot alege să construiască și să instaleze propriul lor colector de aer. Un colector simplu de încălzire a aerului pentru geamuri poate fi făcut pentru câteva sute de dolari.

Colectorul are un cadru metalic etanș și izolat și o placă metalică neagră pentru absorbția căldurii cu geamuri în fața sa. Radiația solară încălzește placa care, la rândul său, încălzește aerul din colector. Un ventilator sau suflant electric trage aer din cameră prin colector și îl suflă înapoi în cameră. Colectoarele montate pe acoperiș necesită conducte pentru a transporta aerul între cameră și colector. Colectoarele montate pe perete sunt așezate direct pe un perete orientat spre sud, iar găurile sunt tăiate prin perete pentru intrarea și ieșirile de aer ale colectorului.

Simplul „colector de cutii de ferestre” se încadrează într-o deschidere de fereastră existentă. Ele pot fi active (folosind un ventilator) sau pasive. La tipurile pasive, aerul intră în fundul colectorului, crește pe măsură ce este încălzit și intră în cameră. Un deflector sau un amortizor împiedică aerul din încăpere să curgă înapoi în panou (termosifonare inversă) atunci când soarele nu strălucește. Aceste sisteme furnizează doar o cantitate mică de căldură, deoarece zona colectorului este relativ mică.

Colectoare de aer transpirate

Colectorii de aer transpirați folosesc o tehnologie simplă pentru a captura căldura soarelui pentru a încălzi clădirile. Colectorii constau din plăci metalice perforate întunecate instalate peste peretele orientat spre sud al unei clădiri. Un spațiu aerian este creat între zidul vechi și fațada nouă. Fațada exterioară întunecată absoarbe energia solară și se încălzește rapid în zilele însorite - chiar și atunci când aerul exterior este rece.

Un ventilator sau suflantă atrage aerul de ventilație în clădire prin găuri mici în colectoare și în sus prin spațiul de aer dintre colectoare și peretele sudic. Energia solară absorbită de colectoare încălzește aerul care curge prin ele cu până la 40 ° F. Spre deosebire de alte tehnologii de încălzire a spațiului, colectorii de aer transpirați nu necesită geamuri scumpe.

Colectoarele de aer transpirate sunt cele mai potrivite pentru clădirile mari cu încărcături mari de ventilație, fapt care le face, în general, inadecvate pentru casele de astăzi etanșe. Cu toate acestea, micii colectoare de aer transpirați ar putea fi folosiți pentru preîncălzirea aerului care trece într-un ventilator de recuperare a căldurii sau ar putea încălzi bobina de aer de pe o pompă de căldură sursă de aer, îmbunătățindu-i eficiența și nivelul de confort în zilele reci. Cu toate acestea, nu sunt disponibile în prezent informații cu privire la rentabilitatea utilizării unui colector de aer transpirat în acest mod.

Economia și alte avantaje ale sistemelor solare active de încălzire

Sistemele active de încălzire solară sunt cele mai eficiente din punct de vedere al costurilor în climă rece, cu resurse solare bune, atunci când înlocuiesc combustibilii mai scumpi pentru încălzire, cum ar fi electricitatea, propanul și petrolul. Unele state oferă scutiri de la impozitul pe vânzări, credite sau deduceri de la impozitul pe venit și scutiri sau deduceri de la impozitul pe proprietate pentru sistemele de energie solară.

Costul unui sistem solar activ de încălzire va varia. Colecționarii disponibili comercial vin cu garanții de 10 ani sau mai mult și ar trebui să dureze cu ușurință mai multe decenii. Economia unui sistem activ de încălzire a spațiului se îmbunătățește dacă încălzește și apa menajeră, deoarece altfel un colector inactiv poate încălzi apa vara.

Încălzirea locuinței dvs. cu un sistem activ de energie solară vă poate reduce semnificativ facturile de combustibil în timpul iernii. Un sistem solar de încălzire va reduce, de asemenea, cantitatea de poluare a aerului și de gaze cu efect de seră care rezultă din utilizarea combustibililor fosili pentru încălzirea sau generarea energiei electrice.

Selectarea și dimensionarea unui sistem solar de încălzire

Alegerea sistemului adecvat de energie solară depinde de factori precum amplasamentul, proiectarea și nevoile de încălzire ale casei dvs. Convențiile locale vă pot restricționa opțiunile; de exemplu, asociațiile de proprietari nu vă permit să instalați colectoare solare pe anumite părți ale casei (deși mulți proprietari au reușit să conteste astfel de legăminte).

Clima locală, tipul și eficiența colectorului (colectorilor) și zona colectorului determină cantitatea de căldură pe care o poate furniza un sistem solar de încălzire. De obicei, este cel mai economic să proiectezi un sistem activ care să asigure 40% până la 80% din necesarul de încălzire al locuinței. Sistemele care furnizează mai puțin de 40% din căldura unei case sunt rareori rentabile, cu excepția cazului în care se folosesc colectoare solare de încălzire a aerului care încălzesc una sau două camere și nu necesită stocare de căldură. O casă bine proiectată și izolată, care încorporează tehnici de încălzire solară pasivă, va necesita un sistem de încălzire mai mic și mai puțin costisitor de orice tip și poate avea nevoie de foarte puțină căldură suplimentară, în afară de solară.

Pe lângă faptul că proiectarea unui sistem activ pentru a furniza suficientă căldură 100% din timp nu este, în general, practic sau rentabil, majoritatea codurilor de construcție și creditorilor ipotecare necesită un sistem de încălzire de rezervă. Sistemele suplimentare sau de rezervă furnizează căldură atunci când sistemul solar nu poate îndeplini cerințele de încălzire. Copiile de rezervă pot varia de la o sobă cu lemne la un sistem convențional de încălzire centrală.

Comenzi pentru sisteme de încălzire solară

Comenzile pentru sistemele de încălzire solară sunt de obicei mai complexe decât cele ale unui sistem de încălzire convențional, deoarece trebuie să analizeze mai multe semnale și să controleze mai multe dispozitive (inclusiv sistemul convențional de încălzire de rezervă). Comenzile solare utilizează senzori, comutatoare și/sau motoare pentru a acționa sistemul. Sistemul folosește alte comenzi pentru a preveni înghețarea sau temperaturile extrem de ridicate în colectoare.

Inima sistemului de control este un termostat diferențial, care măsoară diferența de temperatură dintre colectoare și unitatea de stocare. Când colectoarele sunt mai calde de la 10 ° la 20 ° F (5,6 ° la 11 ° C) decât unitatea de stocare, termostatul pornește o pompă sau un ventilator pentru a circula apa sau aerul prin colector pentru a încălzi mediul de stocare sau casa.

Funcționarea, performanța și costul acestor controale variază. Unele sisteme de control monitorizează temperatura în diferite părți ale sistemului pentru a ajuta la determinarea modului în care funcționează. Cele mai sofisticate sisteme folosesc microprocesoare pentru a controla și optimiza transferul de căldură și livrarea către depozitare și zonele casei.

Este posibil să utilizați un panou solar pentru a alimenta suflante de joasă tensiune, curent continuu (DC) (pentru colectoare de aer) sau pompe (pentru colectoare de lichide). Ieșirea panourilor solare se potrivește cu câștigul de căldură solar disponibil la colectorul solar. Cu o dimensionare atentă, viteza suflantei sau a pompei este optimizată pentru un câștig solar eficient pentru fluidul de lucru. În condiții de soare scăzut, viteza suflantei sau a pompei este lentă, iar în timpul creșterii solare mari, funcționează mai repede.

Când se utilizează cu un colector de aer din încăpere, este posibil să nu fie necesare controale separate. Acest lucru asigură, de asemenea, că sistemul va funcționa în cazul întreruperii alimentării cu energie electrică. Un sistem de energie solară cu stocare a bateriei poate furniza, de asemenea, energie pentru a opera un sistem de încălzire centrală, deși acest lucru este scump pentru sistemele mari.

Coduri de construcție, convenții și reglementări pentru sistemele de încălzire solară

Înainte de a instala un sistem de energie solară, ar trebui să investigați codurile locale de construcție, ordonanțele de zonare și legile de subdiviziune, precum și orice reglementări speciale referitoare la amplasament. Probabil că veți avea nevoie de o autorizație de construire pentru a instala un sistem de energie solară pe o clădire existentă.

Nu fiecare comunitate sau municipalitate întâmpină inițial instalațiile rezidențiale de energie regenerabilă. Deși acest lucru se datorează adesea ignoranței sau noutății comparative a sistemelor de energie regenerabilă, trebuie să respectați procedurile de construcție existente și să permiteți instalarea sistemului dvs.

Problema codului clădirii și a conformității zonelor pentru o instalație a sistemului solar este de obicei o problemă locală. Chiar dacă un cod de construcție la nivel de stat este în vigoare, orașul, județul sau parohia dvs. îl aplică de obicei. Printre problemele obișnuite întâmpinate de proprietarii de case cu codurile de construcție se numără următoarele:

  • Depășirea sarcinii pe acoperiș
  • Schimbătoare de căldură inacceptabile
  • Cablare necorespunzătoare
  • Manipularea ilegală a surselor de apă potabilă.

Problemele potențiale de zonare includ următoarele:

  • Obstrucționarea curților laterale
  • Ridicarea proeminențelor ilegale pe acoperișuri
  • Amplasarea sistemului prea aproape de străzi sau de granițele lotului.

Reglementările speciale de zonă - cum ar fi comunitatea locală, subdiviziunea sau legămintele asociației proprietarilor de case - necesită, de asemenea, respectarea normelor. Aceste legăminte, reglementările istorice ale districtului și dispozițiile privind inundațiile pot fi ușor trecute cu vederea. Pentru a afla ce este necesar pentru conformitatea locală, contactați departamentele de zonare și executare a clădirii jurisdicției dvs. locale și orice asociație (proprietari), subdiviziune, cartier și/sau comunitate corespunzătoare.

Instalarea și întreținerea sistemului solar de încălzire

Cât de performant este un sistem activ de energie solară depinde de amplasarea eficientă, proiectarea sistemului și instalarea, precum și de calitatea și durabilitatea componentelor. Colectorii și comenzile de astăzi sunt de înaltă calitate, dar poate fi totuși o provocare să găsești un antreprenor cu experiență care să poată proiecta și instala corect sistemul.

Odată ce un sistem este instalat, acesta trebuie să fie întreținut în mod corespunzător pentru a-și optimiza performanțele și a evita defecțiunile. Diferite sisteme necesită diferite tipuri de întreținere și ar trebui să configurați un calendar care să conțină sarcinile de întreținere pe care producătorii de componente și instalatorul le recomandă pentru instalarea dvs.

Majoritatea încălzitoarelor solare de apă sunt acoperite automat de polița de asigurare a proprietarului. Cu toate acestea, daunele cauzate de îngheț nu sunt în general. Contactați furnizorul de asigurări pentru a afla care este politica sa. Chiar dacă furnizorul dvs. vă va acoperi sistemul, cel mai bine este să îi informați în scris că dețineți un sistem nou.