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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Ducha de verano con colector solar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía El artículo trata sobre el diseño y la técnica de fabricación de una ducha de verano con colector solar. La instalación está diseñada para la producción doméstica y el uso de materiales ampliamente disponibles únicamente. El artículo está destinado a los felices propietarios de sus propias casas y casas de campo que no han perdido interés en la creatividad técnica. Pensando a lo largo del árbol Tan pronto como tuve mi propia casa, un joven técnico despertó de inmediato en mi alma, y las revistas de los años 60 con el mismo nombre con una masa de diseños extremadamente útiles e interesantes, donde había una conversación sobre el uso de la energía solar. , surgió en mi memoria. Pero, como solemos hacer, cualquier reasentamiento comienza con una gran renovación, y mi caso no es una excepción. Trabajar en el tejado en un buen día de verano es muy propicio para pensar en las posibilidades de aprovechar tanta energía huérfana. Y obtuve el ímpetu final para la fabricación de este diseño al sentarme en un gran cuchillo negro para zapatos, que había estado al sol durante un par de horas. Hablando en serio, el uso de energía solar podría generar ahorros bastante tangibles en electricidad y gas (al menos en nuestra región, el sur de Ucrania). No hay una tendencia a la baja en los precios de la energía, por lo que tiene sentido pensar en el ahorro por adelantado. En el otoño, después de que la fiebre de la construcción se calmó, decidí tomar este tema más en serio. Al final resultó que, una gran cantidad de literatura sobre este tema está disponible en línea [1], [2], [3]. Habiendo estudiado cuidadosamente todo lo que logré obtener, llegué a la conclusión de que es más eficiente y técnicamente simple implementar el calentamiento de agua en una caldera con su inclusión en el sistema general de suministro de agua caliente en el hogar. Inmediatamente se descartaron opciones asociadas a importantes alteraciones estructurales del edificio, y el uso de convertidores fotovoltaicos resultó demasiado costoso y menos eficiente. Después de realizar cálculos preliminares, resultó que sería una estructura bastante grandiosa. Además, inmediatamente surgieron muchos problemas técnicos relacionados con la fabricación de un colector solar. Los libros dicen mucho sobre qué hacer, pero no cómo. Por lo tanto, decidí practicar con los "gatos" y construir una ducha al aire libre para verificar la exactitud de los cálculos y las opciones de diseño. El trabajo de la ducha se planeó en el modo de "impulso": calentamiento durante el día y, por la noche, salpicaduras amigables de toda la familia debajo de la ducha. Al estimar las dimensiones requeridas del colector, partí del hecho de que la temperatura del agua en el suministro de agua (durante la estación cálida) es de 15-20°C, y la temperatura deseada en la caldera es de aproximadamente 40°C. Por lo tanto, fue necesario elevar la temperatura de 60-80 litros de agua en 20-25°C. El cálculo resultó ser muy aproximado, ya que al profundizar en la metodología de cálculo, resultó que hay muchos coeficientes aproximados (no soy un experto en el campo de la ingeniería térmica, y el "sentido de la cola" en esta área aún no se ha desarrollado). Como resultado, obtuve el área de colector requerida en la región de 0,5-0,7 m2. Guiado por la sabiduría de los libros, las leyes de la física y el sentido común, me puse a diseñar. Batería solar De hecho, este es el elemento principal de la instalación solar y el principal quebradero de cabeza. Después de familiarizarme con los precios de los productos de fábrica, inmediatamente perdí interés en ellos, decidí hacerlo yo mismo. Quería hacer el colector más simple, más barato, mejor y sin el uso de máquinas herramienta y soldadura con dióxido de carbono. Al principio jugué con la idea de usar un disipador de calor plano estampado (obtenido de uno de los libros), pero resultó que no se han producido durante mucho tiempo. En mi búsqueda, me trasladé a un mercadillo, allí tampoco los encontré, pero me topé con un magnífico barril de aluminio, estrecho y alto, parecido a un dedo gigante (por supuesto que lo compré). No quería ensamblar un panel calefactor en un hilo de tuberías de agua y tees: mucho peso y baja resistencia a la corrosión, y un aumento significativo en la resistencia hidráulica debido a la gran cantidad de tees con saltos bruscos en el área de flujo . En general, una sombra sombría se cernía sobre la idea. El problema se resolvió cuando entré en una tienda de plomería y vi una tubería de cobre para sistemas de calefacción. Era lo que necesitábamos: alta resistencia a la corrosión, facilidad de montaje (soldadura), accesorios razonablemente hechos, prácticamente sin saltos en el área de flujo. Una vez que visite una buena tienda, obtendrá el 90% de los materiales necesarios para toda la planta solar. El diseño del colector solar que se muestra en la fig. 1. Las tuberías de los colectores hidráulicos de agua fría y caliente están hechas de secciones de tubería y tes de 18 mm, las tuberías de calefacción tienen un diámetro de 15 mm. Para conectar al sistema se utilizan adaptadores de rosca de 3/4", los otros dos extremos se tapan. A los tubos de calefacción se suelda una lámina de acero de 0.8 mm de espesor. Se necesitaron 20 tees, 5 metros de un tubo de 15 mm de diámetro. , 1,5 metros de tubo de 18 mm de diámetro para fabricar el colector solar , dos tapones y dos adaptadores. Además de estos materiales necesitarás un cortatubos rodillo, soldadura con fundente y el mechero de gas más económico, todo esto es comprado en la misma tienda de plomería.
La producción del panel calefactor comienza con el corte del número requerido de tubos, luego el primer tubo calefactor y los tubos intermedios se sueldan en dos tes, luego las dos tes siguientes con un tubo calefactor insertado (pero no soldado) se colocan en el intermedio tubos, y todas las conexiones están soldadas, y así sucesivamente. Por último, los enchufes y adaptadores están soldados. El ensamblaje debe realizarse en un plano, es decir, después de instalar el siguiente par de tes, toda la estructura debe colocarse en un plano y nivelarse, y luego soldarse (es mejor soldar directamente en el plano si puede soportarlo). La soldadura se lleva a cabo de la siguiente manera: se aplica una capa delgada de soldadura fundente de 10-15 mm de ancho al extremo de la tubería, la tubería se inserta en la T (acoplamiento) y el punto de soldadura se calienta con un quemador hasta que la soldadura se derrite Después de eso, se suelda una lámina de metal a los tubos de calefacción, esta es la parte más difícil y desagradable del trabajo. En primer lugar, debe abastecerse de una cantidad suficiente de soldadura ordinaria y, en segundo lugar, al colocar el intercambiador de calor en la hoja, debe marcar los lugares por donde pasan los tubos de calentamiento e irradiarlos. Es conveniente soldar colocando toda la estructura en ángulo y utilizando simultáneamente un soldador potente (90 vatios) y un quemador de gas. Antes de soldar, la lámina debe presionarse contra los tubos, usé varias abrazaderas, reorganizándolas según sea necesario. Puede perforar agujeros en la hoja con un diámetro de 1-1,5 mm y tirar de ellos con alambre. Los tubos deben soldarse en toda su longitud por ambos lados, sin escatimar soldadura. Una vez completada la soldadura, se deben realizar pruebas hidráulicas, por ejemplo, tapando una salida y conectando la otra al suministro de agua. En ninguna parte y nada debe fluir y gotear. El panel calefactor terminado está pintado con una pintura negra mate resistente al calor en dos capas, la pintura se vende en una lata de aerosol en cualquier ferretería. Por último, se instalan el tee 10 y la transición 1. El panel terminado se coloca en una caja de madera (Fig. 2). La caja se ensambla en una espiga a partir de cuatro tablas de 25 mm de espesor. Antes de ensamblar a lo largo de los lados largos de las tablas en ambos lados, se selecciona una ranura de 6 mm de profundidad y 6-8 mm de ancho con una cepilladora. Para aumentar la rigidez de la caja al ras del borde inferior de las ranuras, se pegan barras de madera de 30x30 mm en las esquinas de la caja, se pegan dos de las mismas barras de 300-400 mm de largo (aproximadamente en el centro) desde el interior a lo largo del lado largo de la caja desde el lado de la instalación de la tapa trasera. Sirven para sujetar la tapa trasera de la caja, fabricada con una pieza de madera contrachapada de 6 mm de espesor.
Para el paso de los tubos de entrada y salida, se cortan ranuras en la caja. Es mejor hacer esto en su lugar, fijando el panel de precalentamiento. Para pegar la caja, debe usar un buen pegamento a prueba de agua, las "uñas líquidas" son bastante adecuadas. Después de fabricar y colocar todas las partes de la caja, se impregnaron con una composición hidrofugante (nombre comercial "Polyfluid") y se pintaron dos veces con esmalte sintético. El colector se ensambla en el siguiente orden:
El área de calentamiento equivalente del colector solar es de ~0,5 m2. Montaje del sistema solar El esquema completo de la planta solar se muestra en la Figura 3. La planta solar es de circuito único, tipo termosifón y está diseñada para conexión permanente a la red de suministro de agua. Tal esquema se ha descrito muchas veces, y no me repetiré, sino que me centraré en su implementación técnica. Ya he mencionado el tanque de almacenamiento, este es un barril de aluminio que, después de la reforma, tiene una capacidad de aproximadamente 0,3 m2. Inicialmente, la capacidad del barril era de aproximadamente 0,5 m2, me pareció demasiado y, derramando lágrimas, redujo su altura en 0,8 m Para el aislamiento térmico, el tanque estaba envuelto en dos capas de lana mineral de 50 mm de espesor. Se colocan dos capas de tela impermeabilizante sobre el algodón, la tela se fija con un hilo de tejer delgado. Se coloca un círculo de material para techos (en forma de falda) en la parte superior y también se fija con un alambre de tejer. Por supuesto, un barril de aluminio es un lujo (solo suerte), un contenedor de acero pintado por dentro con pintura impermeable también es bastante adecuado. También puedes probar con un recipiente de plástico, pero con una permanencia constante en la calle, su durabilidad no es muy grande. El requisito general para cualquier tipo de tanque es que sea estrecho y alto. Los accesorios en el tanque están hechos de espuelas galvanizadas de 100-150 mm de largo. Para conectar el colector solar se utilizan manguitos de 3/4", para el racor de alimentación de agua - 1/2". El diseño del accesorio se muestra en la Figura 4. Aquí, el único problema posible pueden ser las arandelas de gran diámetro. No había tales tiendas, encontré las adecuadas en un mercado de pulgas. Los agujeros en el tanque primero se perforan y luego se llevan al diámetro requerido con una lima.
Las tuberías están hechas de un tubo de metal y plástico, trabajar con él no causa ningún problema y no se requiere ninguna herramienta especial (por cierto, se puede cortar perfectamente con un cortatubos de rodillos). Con grandes radios de flexión, puede prescindir de un resorte de flexión. Otra de sus propiedades positivas: baja resistencia hidráulica. Para el aislamiento térmico de las tuberías, se utiliza un manguito aislante térmico estándar (comprado en el mismo lugar que la tubería). Una válvula de flotador de la cisterna del inodoro se utiliza como válvula de suministro automático de agua. Al elegir una válvula, no debe ahorrar dinero: en primer lugar, la válvula debe ser confiable para no subir cada semana y, en segundo lugar, cuando se abre, el agua debe fluir principalmente desde la salida y no volar en todas las direcciones. Se coloca un tubo de plástico en el tubo de salida de la válvula, que llega hasta el fondo del tanque. Cuando se retira el agua, el agua fría ingresa al fondo del tanque y desplaza el agua caliente hacia la parte superior. El tubo de salida está formado por un trozo de tubo galvanizado con rosca de 1/2" cortada en un extremo, de 150 mm de largo. El tubo va sellado en el fondo del tanque de la misma forma que se sellan los racores, una bola estándar La válvula (preferiblemente con un mango largo) se enrosca en el extremo restante de la rosca. En consecuencia, la válvula se enrosca en una regadera. Aparentemente, la mejor solución sería usar una toma de agua flotante y tomar agua de las capas superiores. Pero no encontré un tubo lo suficientemente flexible y confiable, y no quería cambiar el tubo cada temporada.Durante el funcionamiento de la planta solar, resultó que en un día caluroso, la temperatura del agua es demasiado alta para lavar, la salida se ha modificado ligeramente, se ha instalado una T entre la salida y la válvula, y se suministra agua más fría a través de una manguera flexible y un grifo desde un accesorio adicional instalado en el fondo del tanque. El colector solar está instalado en un ángulo de 45° y está dirigido exactamente hacia el sur. Una vista general de la planta solar se muestra en la Figura 5.
El diseño de la cabina de ducha es arbitrario, pero debe soportar el peso total de un tanque lleno y el tuyo. El marco de la cabina lo soldé con un tubo de 40 mm de diámetro y un cuadrado de 40x40, el piso y el techo están hechos de tablas de 40 mm de espesor. El diseño tiene un exceso de margen de seguridad significativo, pero tengo más opiniones sobre las perspectivas de su uso. Quiero señalar que las dimensiones indicadas en la Figura 5 no son un dogma y son de carácter consultivo. Para que el sistema funcione bien, se deben cumplir tres condiciones principales:
resultados La instalación lleva dos temporadas en funcionamiento, no ha surgido ningún problema y no requiere mantenimiento (naturalmente, en otoño se drena el agua y se abren todos los grifos, en primavera se realiza el funcionamiento inverso). La eficiencia calculada indirectamente de la instalación es de aproximadamente 0,38 (se prevé realizar mediciones más precisas para el colector solar). Después de llenar la instalación con agua o después de lluvias prolongadas, la instalación entra en modo durante varios días. La ducha se puede utilizar de mayo a octubre. En primavera y otoño, la temperatura del agua, en la zona de la salida, oscila entre los 25 y los 30°C. Salió cierto error con la caseta, la hice demasiado abierta, y aunque el agua es bastante tibia, el aire es frío por las noches, recomiendo tomarlo en cuenta. En los meses de verano, con parcialmente nublado (posiblemente con lluvia corta), la temperatura del agua es de 34-37°C, en días calurosos alcanza los 42-45°C. La cantidad de agua caliente es suficiente para que 3-4 personas se laven normalmente (a veces prueba de amigos). El consumo de gas en el verano ha disminuido notablemente, la columna de gas prácticamente no se usa, el consumo de gas no supera los 4-5 m3 por mes. En general, la tarea se resolvió satisfactoriamente: para la fabricación de la instalación solar, solo se utilizaron materiales comprados ampliamente utilizados, no se requirió trabajo de máquina, se nos proporcionó agua caliente para lavar (sin cargo) durante todo el verano. Estoy satisfecho con los resultados, recibí un impulso positivo para seguir trabajando en el uso de energía natural gratuita y estoy terriblemente orgulloso de lo que he hecho. Literatura 1. Sabadi P.R. Casa soleada, Moscú: Stroyizdat, 1981.
Autor: Evgeny Karpov
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Comentarios sobre el artículo: Nicholas ¡Gracias al autor! Muy accesible y bien explicado! 5+ [arriba] ![[jajaja]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small} Constantin ¡Muchas gracias! ¡Ayudó mucho!
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