Chuveiro de verão com coletor solar. Esquema, descrição

Biblioteca técnica gratuita

ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Biblioteca gratuita / Esquemas de dispositivos radioeletrônicos e elétricos

Chuveiro de verão com coletor solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

Biblioteca técnica gratuita

Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa

Comentários do artigo

O artigo discute a técnica de projeto e fabricação de uma ducha de verão com coletor solar. A instalação foi projetada para produção doméstica e uso apenas de materiais amplamente disponíveis. O artigo destina-se aos felizes proprietários de suas próprias casas e chalés que não perderam o interesse pela criatividade técnica.

Pensando ao longo da árvore

Assim que tive minha própria casa, um jovem técnico imediatamente acordou em minha alma, e as revistas dos anos 60 com o mesmo nome com uma massa de designs extremamente úteis e interessantes, onde se falava sobre o uso da energia solar , veio à tona em minha memória. Mas, como costumamos fazer, qualquer reassentamento começa com uma grande reforma, e meu caso não é exceção. Trabalhar no telhado em um belo dia de verão é muito propício para pensar nas possibilidades de usar tanta energia órfã. E obtive o ímpeto final para a fabricação deste projeto sentando-me em uma grande faca de sapato preta, que ficou ao sol por algumas horas.

Falando sério, o uso de energia solar pode gerar economias bastante tangíveis em eletricidade e gás (pelo menos em nossa região - sul da Ucrânia). Não há tendência de queda nos preços da energia, por isso faz sentido pensar na economia com antecedência. No outono, depois que a febre de construção diminuiu, decidi levar esse assunto mais a sério. Como se viu, muita literatura sobre esse assunto está disponível online [1], [2], [3]. Tendo estudado cuidadosamente tudo o que consegui obter, cheguei à conclusão de que é mais eficiente e tecnicamente simples implementar o aquecimento de água numa caldeira com a sua inclusão no sistema geral de abastecimento de água quente em casa. As opções associadas a alterações estruturais significativas do edifício foram imediatamente descartadas, e o uso de conversores fotovoltaicos era muito caro e menos eficiente. Depois de fazer cálculos preliminares, descobriu-se que seria uma estrutura bastante grandiosa. Além disso, surgiram imediatamente muitos problemas técnicos relacionados à fabricação de um coletor solar. Os livros dizem muito sobre o que fazer, mas não como. Portanto, decidi praticar nos "gatos" e construir um chuveiro externo para verificar a exatidão dos cálculos e opções de design.

O trabalho do chuveiro foi planejado no modo "impulso" - aquecimento durante o dia e à noite - respingos amigáveis de toda a família sob o chuveiro. Estimando as dimensões necessárias do coletor, parti do fato de que a temperatura da água no abastecimento de água (durante a estação quente) é de 15-20°C e a temperatura desejada na caldeira é de cerca de 40°C. Portanto, foi necessário aumentar a temperatura de 60-80 litros de água em 20-25°C. O cálculo acabou sendo muito aproximado, pois ao aprofundar a metodologia de cálculo, descobriu-se que existem muitos coeficientes aproximados (não sou especialista na área de engenharia de calor, e o "senso de cauda" nessa área ainda não desenvolveu). Como resultado, obtive a área de coletor necessária na região de 0,5-0,7 m2. Guiado pela sabedoria dos livros, pelas leis da física e pelo bom senso, comecei a projetar.

coletor solar

Aliás, este é o elemento principal da instalação solar e a principal dor de cabeça. Depois de conhecer os preços dos produtos de fábrica, perdi imediatamente o interesse por eles, resolvi fazer eu mesmo. Eu queria tornar o coletor mais simples, mais barato, melhor e sem o uso de máquinas-ferramentas e soldagem de dióxido de carbono. No começo, brinquei com a ideia de usar um dissipador de calor plano estampado (recolhido de um dos livros), mas descobri que eles não são produzidos há muito tempo. Na minha busca, mudei para um mercado de pulgas, também não os encontrei lá, mas me deparei com um magnífico barril de alumínio - estreito e alto, parecendo um dedo gigante (é claro que comprei). Eu não queria montar um painel de aquecimento em uma rosca de canos de água e tees - muito peso e baixa resistência à corrosão, e um aumento significativo na resistência hidráulica devido ao grande número de tees com saltos acentuados na área de fluxo . Em geral, uma sombra sombria pairava sobre a ideia.

O problema foi resolvido quando entrei em uma loja de encanamento e vi um tubo de cobre para sistemas de aquecimento. Era o que precisávamos - alta resistência à corrosão, facilidade de montagem (soldagem), conexões razoavelmente feitas - praticamente sem saltos na área de fluxo. Depois de visitar uma boa loja, você receberá 90% dos materiais necessários para toda a usina solar.

O projeto do coletor solar mostrado na fig. 1. Os tubos dos coletores hidráulicos de água fria e quente são feitos de seções de tubo de 18 mm e tês, os tubos de aquecimento têm 15 mm de diâmetro. Para conectar ao sistema, são usados adaptadores de rosca de 3/4", as outras duas extremidades são conectadas. Uma chapa de aço de 0.8 mm de espessura é soldada aos tubos de aquecimento. Foram necessários 20 tees, 5 metros de tubo com diâmetro de 15 mm , 1,5 metros de tubo com diâmetro de 18 mm para fabricar o coletor solar , dois plugues e dois adaptadores. Além desses materiais, você precisará de um cortador de tubo de rolo, solda com fluxo e o queimador a gás mais barato, tudo isso é comprado na mesma loja de encanamento.

Fig.1 (clique para ampliar)

A produção do painel de aquecimento começa com o corte do número necessário de tubos, depois disso o primeiro tubo de aquecimento e os tubos intermediários são soldados em dois tês, então os próximos dois tês com um tubo de aquecimento inserido (mas não soldado) são colocados no intermediário tubos, e todas as conexões são soldadas, e assim por diante. Por fim, os plugues e adaptadores são soldados. A montagem deve ser realizada em plano plano, ou seja, após a instalação do próximo par de tês, toda a estrutura deve ser colocada em plano e nivelada e depois soldada (é melhor soldar diretamente no plano se puder resistir). A soldagem é realizada da seguinte forma: uma fina camada de solda de fluxo de 10-15 mm de largura é aplicada na extremidade do tubo, o tubo é inserido no T (acoplamento) e o ponto de solda é aquecido com um queimador até que a solda derrete.

Em seguida, uma chapa metálica é soldada aos tubos de aquecimento, essa é a parte mais difícil e desagradável do trabalho. Em primeiro lugar, você deve estocar uma quantidade suficiente de solda comum e, em segundo lugar, colocando o trocador de calor na folha, você deve marcar os locais por onde passam os tubos de aquecimento e irradiá-los. É conveniente soldar colocando toda a estrutura em ângulo e usando simultaneamente um ferro de solda potente (90 watts) e um queimador de gás. Antes de soldar, a folha deve ser pressionada contra os tubos, usei vários grampos, reorganizando-os conforme necessário. Você pode fazer furos na folha com um diâmetro de 1-1,5 mm e puxá-los com arame. Os tubos devem ser soldados em todo o comprimento em ambos os lados, não poupando solda. Após a conclusão da soldagem, devem ser realizados testes hidráulicos, por exemplo, tampando uma saída e conectando a outra ao abastecimento de água. Em nenhum lugar e nada deve fluir e pingar. O painel de aquecimento acabado é pintado com tinta preta fosca resistente ao calor em duas camadas, a tinta é vendida em lata de aerossol em qualquer loja de ferragens. Por fim, o tee 10 e a transição 1 são instalados.

O painel acabado é colocado em uma caixa de madeira (Fig. 2). A caixa é montada em uma ponta de quatro placas de 25 mm de espessura. Antes de montar ao longo dos lados longos das placas em ambos os lados, uma ranhura de 6 mm de profundidade e 6-8 mm de largura é selecionada com uma plaina. Para aumentar a rigidez da caixa nivelada com a borda inferior das ranhuras, barras de madeira de 30x30 mm são coladas nos cantos da caixa, duas das mesmas barras de 300-400 mm de comprimento são coladas (aproximadamente no centro) por dentro ao longo do lado comprido da caixa a partir do lado da instalação da tampa traseira. Servem para prender a tampa traseira da caixa, feita com um pedaço de compensado de 6 mm de espessura.

Fig.2 (clique para ampliar)

Para a passagem dos tubos de entrada e saída, são cortadas ranhuras na caixa. É melhor fazer isso no local, fixando o painel de pré-aquecimento. Para colar a caixa, deve-se usar uma boa cola à prova d'água, "Unhas líquidas" são bastante adequadas. Após a fabricação e encaixe de todas as partes da caixa, elas foram impregnadas com uma composição hidrorrepelente (nome comercial "Polyfluid") e pintadas com esmalte sintético duas vezes.

O coletor é montado na seguinte ordem:

Na tampa traseira, quatro espaçadores de madeira de 50 mm de espessura são fixados com parafusos (cuidado para que o espaçador não caia sob o tubo de aquecimento).
Uma camada de lã de vidro é colocada na tampa com uma tolerância de 90-100 mm, oposta aos espaçadores, a lã de vidro é afastada.
Instale o painel de aquecimento nos espaçadores e prenda-o com parafusos.
Insira a tampa traseira na caixa e prenda a tampa com parafusos nas barras.
Endireite a lã de vidro ao longo das paredes da caixa e fixe-a em vários lugares com pregos finos com arruelas largas.
Instale um vidro protetor no selante de silicone.
Sopre a passagem dos canos com espuma de construção.

A área de aquecimento equivalente do coletor solar é de ~0,5 m2.

Montando o sistema solar

O esquema completo da usina solar é mostrado na Figura 3. A usina solar é do tipo termossifão de circuito único e foi projetada para conexão permanente com a rede de abastecimento de água. Esse esquema foi descrito várias vezes e não vou me repetir, mas vou me concentrar em sua implementação técnica.

Já mencionei o tanque de armazenamento, trata-se de um barril de alumínio, que depois de alterado tem uma capacidade de aproximadamente 0,3 m2. Inicialmente, a capacidade do barril era de cerca de 0,5 m2, pareceu-me um pouco demais e, derramando lágrimas, reduziu sua altura em 0,8 M. Para isolamento térmico, o tanque foi envolto em duas camadas de lã mineral de 50 mm de espessura. Duas camadas de tecido impermeabilizante são colocadas em cima do algodão, o tecido é fixado com um fio de tricô fino. Um círculo de material de cobertura (em forma de saia) é colocado no topo e também fixado com um fio de tricô. Claro, um barril de alumínio é um luxo (que sorte), um recipiente de aço pintado por dentro com tinta à prova d'água também é bastante adequado. Você também pode experimentar um recipiente de plástico, mas com uma permanência constante na rua, sua durabilidade não é muito boa. O requisito geral para qualquer tipo de tanque é que ele seja estreito e alto.

As conexões no tanque são feitas de esporas galvanizadas de 100-150mm de comprimento. Para conectar o coletor solar, são utilizadas mangas de 3/4", para o encaixe de abastecimento de água - 1/2". O desenho da conexão é mostrado na Figura 4. Aqui, o único problema possível pode ser arruelas de grande diâmetro. Essas lojas não existiam, encontrei outras adequadas em um mercado de pulgas. Os furos no tanque são primeiro perfurados e depois levados ao diâmetro necessário com uma lima.

Fig.4 (clique para ampliar)

As tubulações são feitas de tubo de metal-plástico, trabalhar com ele não causa nenhum problema e não requer nenhuma ferramenta especial (aliás, pode ser cortado perfeitamente com um cortador de tubos de rolo). Com grandes raios de curvatura, você pode fazer sem uma mola de dobra. Outra de suas propriedades positivas: baixa resistência hidráulica. Para o isolamento térmico dos tubos, é utilizada uma manga de isolamento térmico padrão (adquirida no mesmo local do tubo).

Uma válvula de bóia da cisterna do banheiro é usada como uma válvula automática de abastecimento de água. Ao escolher uma válvula, você não deve economizar dinheiro - em primeiro lugar, a válvula deve ser confiável para não subir toda semana e, em segundo lugar, quando for aberta, a água deve fluir principalmente da saída, e não voar em todas as direções. Um tubo de plástico é colocado no tubo de saída da válvula, chegando ao fundo do tanque. Quando a água é retirada, a água fria entra no fundo do tanque e desloca a água quente para o topo.

O tubo de saída é feito de um pedaço de tubo galvanizado com uma rosca de 1/2" cortada em uma extremidade, com 150 mm de comprimento. O tubo é vedado no fundo do tanque da mesma forma que os acessórios são vedados, uma esfera padrão válvula (de preferência com uma alça longa) é aparafusada na extremidade restante da rosca... Assim, a válvula é aparafusada um regador. Mas não encontrei um tubo flexível e confiável o suficiente e não queria trocar o tubo a cada estação. Durante a operação da usina solar, descobriu-se que em um dia quente a temperatura do nível da água é muito alta para lavar, a saída foi ligeiramente modificada, um tee foi instalado entre a saída e a válvula e a água mais fria é fornecida por meio de uma mangueira flexível e uma torneira a partir de um acessório adicional instalado no fundo do tanque.

O coletor solar é instalado em um ângulo de 45° e direcionado exatamente para o sul. Uma visão geral da usina solar é mostrada na Figura 5.

Chuveiro de verão com coletor solar
Figura.5

O design do box do chuveiro é arbitrário, mas deve suportar o peso total de um tanque cheio e o seu. Soldei a moldura do estande com tubo de 40 mm de diâmetro e quadrado de 40x40, piso e teto de tábuas de 40 mm de espessura. O design tem uma margem de segurança significativa, mas tenho mais opiniões sobre as perspectivas de seu uso.

Quero observar que as dimensões indicadas na Figura 5 não são um dogma e são de natureza consultiva. Para que o sistema funcione bem, três condições principais devem ser atendidas:

garantir um bom isolamento térmico de todas as partes da instalação,
fornecer resistência hidráulica mínima,
garantir a diferença máxima de altura entre o tubo de entrada do coletor solar (12) e a conexão de água quente (9) instalada no tanque.

Descobertas

A instalação está em funcionamento há duas temporadas, não houve problemas e nenhuma manutenção foi necessária (naturalmente, no outono a água é drenada e todas as torneiras abertas, e a operação inversa é realizada na primavera). A eficiência calculada indiretamente da instalação é de cerca de 0,38 (prevê-se a realização de medições mais precisas para o coletor solar). Depois de encher a instalação com água ou após chuvas prolongadas, a instalação entra em funcionamento durante vários dias. O chuveiro pode ser usado de maio a outubro. Na primavera e no outono, a temperatura da água, na área do tubo de saída, varia de 25 a 30°C. Saiu um certo erro com o estande, deixei muito aberto, e embora a água esteja bem quente, o ar fica frio à noite, recomendo levar isso em consideração. Nos meses de verão, com parcialmente nublado (possível com chuva curta), a temperatura da água é de 34-37°C, em dias quentes chega a 42-45°C. A quantidade de água quente é suficiente para 3-4 pessoas se lavarem normalmente (às vezes teste de amigos).

O consumo de gás no verão diminuiu visivelmente, a coluna de gás praticamente não é utilizada, o consumo de gás não ultrapassa 4-5 m3 por mês. Em geral, a tarefa foi resolvida de forma satisfatória - para a fabricação da instalação solar, foram utilizados apenas materiais adquiridos amplamente utilizados, nenhum trabalho de máquina foi necessário, recebemos água quente para lavagem (gratuita) durante todo o verão. Estou satisfeito com os resultados, recebi um impulso positivo para continuar trabalhando no uso de energia natural gratuita e estou muito orgulhoso do que fiz.

Literatura

1. Sabadi P.R. Sunny House, Moscou: Stroyizdat, 1981.
2. Sistemas de abastecimento solar de calor e frio, ed. Sarnatsky E.V., Chistovich S.A., Moscou: Stroyizdat, 1990.
3. N. V. Kharchenko, Instalações solares individuais.
4. Artyushenko N.M., Aquecimento de casas individuais, K: Budivelnik, 1980.

Autor: Evgeny Karpov

Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa.

Leia e escreva útil comentários sobre este artigo.

<< Voltar

Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:

Couro artificial para emulação de toque 15.04.2024

Em um mundo tecnológico moderno, onde a distância está se tornando cada vez mais comum, é importante manter a conexão e uma sensação de proximidade. Os recentes desenvolvimentos em pele artificial por cientistas alemães da Universidade de Saarland representam uma nova era nas interações virtuais. Pesquisadores alemães da Universidade de Saarland desenvolveram filmes ultrafinos que podem transmitir a sensação do toque à distância. Esta tecnologia de ponta oferece novas oportunidades de comunicação virtual, especialmente para aqueles que estão longe de seus entes queridos. As películas ultrafinas desenvolvidas pelos investigadores, com apenas 50 micrómetros de espessura, podem ser integradas em têxteis e usadas como uma segunda pele. Esses filmes atuam como sensores que reconhecem sinais táteis da mãe ou do pai e como atuadores que transmitem esses movimentos ao bebê. O toque dos pais no tecido ativa sensores que reagem à pressão e deformam o filme ultrafino. Esse ... >>

Areia para gatos Petgugu Global 15.04.2024

Cuidar de animais de estimação muitas vezes pode ser um desafio, especialmente quando se trata de manter a casa limpa. Foi apresentada uma nova solução interessante da startup Petgugu Global, que vai facilitar a vida dos donos de gatos e ajudá-los a manter a sua casa perfeitamente limpa e arrumada. A startup Petgugu Global revelou um banheiro exclusivo para gatos que pode liberar fezes automaticamente, mantendo sua casa limpa e fresca. Este dispositivo inovador está equipado com vários sensores inteligentes que monitoram a atividade higiênica do seu animal de estimação e são ativados para limpeza automática após o uso. O dispositivo se conecta à rede de esgoto e garante a remoção eficiente dos resíduos sem a necessidade de intervenção do proprietário. Além disso, o vaso sanitário tem uma grande capacidade de armazenamento lavável, tornando-o ideal para famílias com vários gatos. A tigela de areia para gatos Petgugu foi projetada para uso com areias solúveis em água e oferece uma variedade de recursos adicionais ... >>

A atratividade de homens atenciosos 14.04.2024

O estereótipo de que as mulheres preferem “bad boys” já é difundido há muito tempo. No entanto, pesquisas recentes conduzidas por cientistas britânicos da Universidade Monash oferecem uma nova perspectiva sobre esta questão. Eles observaram como as mulheres respondiam à responsabilidade emocional e à disposição dos homens em ajudar os outros. As descobertas do estudo podem mudar a nossa compreensão sobre o que torna os homens atraentes para as mulheres. Um estudo conduzido por cientistas da Universidade Monash leva a novas descobertas sobre a atratividade dos homens para as mulheres. Na experiência, foram mostradas às mulheres fotografias de homens com breves histórias sobre o seu comportamento em diversas situações, incluindo a sua reação ao encontro com um sem-abrigo. Alguns dos homens ignoraram o sem-abrigo, enquanto outros o ajudaram, como comprar-lhe comida. Um estudo descobriu que os homens que demonstraram empatia e gentileza eram mais atraentes para as mulheres do que os homens que demonstraram empatia e gentileza. ... >>

Notícias aleatórias do Arquivo

Casas de terra 21.08.2020

Especialistas da American Chemical Society (ACS) apresentaram um material de construção do solo. Com a ajuda de uma impressora 3D, eles planejam imprimir em casa.

O impacto ambiental da indústria da construção é uma preocupação crescente. Alguns pesquisadores se voltaram para a manufatura aditiva, ou construção de estruturas camada por camada, geralmente feita com uma impressora 3D. Esse avanço começou a transformar o setor de construção em termos de redução de resíduos, mas os materiais utilizados no processo também devem ser sustentáveis.

O uso do concreto na fabricação aditiva de estruturas de edifícios mostrou-se rápido e barato. No entanto, a Agência Internacional de Energia afirma que a produção de concreto produz 7% das emissões de dióxido de carbono.

É conveniente construir a partir do solo, porque o solo não precisa ser carregado para longe. Isso significa economia nos custos de envio. A fabricação aditiva com a ajuda do solo é sonhada em usar para a colonização da Lua e de Marte.

Os químicos trataram o solo com um aditivo ecológico para trabalhar com ele sem problemas em uma impressora 3D. As camadas microscópicas na superfície da mistura de argila foram "abotoadas" para que não absorvesse água e se expandisse, destruindo a estrutura. Descobriu-se que, após o processamento, a mistura de argila tem o dobro do peso.

Os cientistas pretendem melhorar a capacidade de suporte do solo. Supõe-se que o material é ecologicamente correto. Se isso for confirmado, a tecnologia será testada em outros planetas.

Outras notícias interessantes:

▪ Quando as orelhas murcharem

▪ Nanocristais protegendo árvores frutíferas da geada

▪ Navio Cidade Flutuante da Liberdade

▪ Soluções de fibra óptica Siemon 40/100 Gb

▪ Parque eólico flutuante Hywind Tampen

Feed de notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica

Materiais interessantes da Biblioteca Técnica Gratuita:

▪ seção do site Nota aos alunos. Seleção de artigos

▪ Artigo do Parnaso. expressão popular

▪ artigo Quanto o peso de um corpo no equador da Terra difere do peso do mesmo corpo nos pólos? Resposta detalhada

▪ Artigo do administrador de rede. Descrição do trabalho