Installazione di impianti solari termici

Cos'è il riscaldamento alternativo?

Probabilmente, non esiste una persona del genere che non avrebbe sentito parlare dell'esistenza del riscaldamento alternativo. Tuttavia, quando si classifica l'uno o l'altro tipo di produzione di energia in modo non convenzionale, sorge una certa confusione. Credono erroneamente che l'uso di radiazioni infrarosse, biocarburanti, energia geotermica e una serie di altre siano tutte fonti di energia alternative. Pertanto, nel determinare le modalità alternative di ottenimento dell'energia, sarà corretto considerare come tali quelle per le quali il consumatore non paga il fornitore di energia e, allo stesso tempo, i costi per ottenerla sono a un livello accettabile.

Perché l'elettricità

Il riscaldamento elettrico si differenzia dai classici impianti acqua-forno e gas per una maggiore efficienza e praticità. Lasceremo il primo aspetto alla discussione un po' più in basso e descriveremo qui i vantaggi operativi:

Il riscaldamento elettrico non è solo silenzioso, ma anche ecologico. Viene trasportato in modo più sicuro del gas e non emette affatto sostanze nocive, sia nell'atmosfera che nei locali. In assenza di rifiuti scompare anche la necessità di camini di scarico e strutture di trazione. Il riscaldamento a carbone o legna non è affatto paragonabile agli impianti elettrici.
Il riscaldamento con elettricità non richiede grandi costi una tantum. Puoi fare un confronto usando l'esempio del gas: per collegare una casa, devi acquistare attrezzature per ogni stanza, installare comunicazioni, una caldaia e schiantarti contro un'autostrada comune. Inoltre, è necessario fare tutto questo insieme, poiché è impossibile posticipare l'inserimento di alcune parti della casa nell'impianto. E il metodo elettrico consente di organizzare l'installazione sequenziale: prima vengono collegate le parti più importanti della casa e poi, man mano che i fondi si accumulano, quelle periferiche.
A causa della possibilità di utilizzare un contatore multi-tariffa in una casa o appartamento privato, nonché del costante sviluppo delle tecnologie in quest'area, il riscaldamento con l'elettricità è già il più economico tra gli analoghi

Non concentrarti sul prezzo elevato delle apparecchiature: si ripaga rapidamente grazie al basso consumo energetico.
Quasi tutti i metodi per organizzare il riscaldamento elettrico ti consentono di eseguire l'installazione da solo, senza molti strumenti aggiuntivi.

Certo, l'uso degli impianti elettrici per il riscaldamento non può essere definito ideale.Il lavoro sul riscaldamento di alta qualità di ogni casa richiede la presa in considerazione di molte caratteristiche. In alcune regioni il costo dell'elettricità può essere così alto che il gas non può essere abbandonato. Nei vecchi condomini è difficile passare al riscaldamento elettrico per due motivi: è molto difficile disconnettersi dall'autostrada centrale e la rete elettrica dovrà essere ricostruita, tenendo conto delle apparecchiature potenti.

Nonostante ciò, il quadro generale fa pendere la bilancia a favore dell'elettricità. Per le stanze in cui non c'è gas o non c'è possibilità di alimentarlo, è una vera salvezza.

Escursione nella storia

Il primo collettore solare è stato inventato più di due secoli fa: il suo lavoro si basava sul fatto che una superficie scura si riscalda più intensamente di una chiara.

Il raccoglitore piatto svizzero è stato subito utilizzato nella vita di tutti i giorni. Fu questo dispositivo che nel 19° secolo aiutò D. Herschel a cucinare il cibo quando partì per la sua famosa spedizione africana.

Nel 1908, W. Bailey sviluppò un collettore termoisolato con tubi di rame. Ciò ha permesso di portare il principio del riscaldamento solare al moderno livello di comprensione, ma solo negli anni '70 del secolo scorso si sono verificati cambiamenti tangibili.
Il motivo dell'attenzione alle fonti energetiche alternative è stata la crisi del mercato petrolifero. Scienziati in molti paesi hanno ripreso il lavoro attivo nel campo dell'uso del calore naturale, che ha notevolmente aumentato l'efficienza dei sistemi di riscaldamento solare. Tali sviluppi sono diventati di importanza strategica nella politica degli stati.

Innovazioni tecniche moderne nei sistemi di riscaldamento

Recentemente, gli ultimi sviluppi innovativi nei sistemi di riscaldamento per una casa o un appartamento sono diventati sempre più popolari. Tra le innovazioni tecniche ci sono:

• pavimento a infrarossi;
• Pompe di calore speciali;
• Pannelli solari.

Presentiamo una descrizione più dettagliata dei sistemi innovativi.

pavimento a infrarossi

Il nuovo sistema di riscaldamento sul mercato ha rapidamente guadagnato popolarità tra i proprietari di case di campagna. È più economico, ma allo stesso tempo abbastanza efficiente, soprattutto se confrontato con altre opzioni di riscaldamento elettrico.

Il funzionamento di un pavimento caldo installato su un massetto o colla sotto una piastrella dipende dall'elettricità. Gli elementi riscaldanti riproducono i raggi infrarossi, che forniscono calore agli oggetti e ai residenti, e da questi all'intero ambiente.

Tra i vantaggi del pavimento a infrarossi ci sono:

• Una versione moderna di un pavimento caldo con tappetini in carbonio e pellicola non può essere danneggiata dai mobili;
• Il sistema automatizzato può regolare la temperatura nell'ambiente in modo indipendente, a seconda del riscaldamento dell'ambiente;
• Termostati con i quali è possibile impostare l'ora e la temperatura;
• Basso consumo energetico.

Riscaldamento con pompe di calore

Cos'è una pompa di calore e come funziona? Questo è un dispositivo che sposta il calore da una fonte a un vettore. La base del suo lavoro è ricevere calore dall'ambiente esterno e trasferirlo all'impianto di riscaldamento. In questo modo, non solo puoi riscaldare, ma anche raffreddare i locali.

Le pompe sono suddivise nelle seguenti opzioni:

• Ciclo aperto. Il loro principio di funzionamento è ricevere acqua dal terreno, trasferirla agli elementi riscaldanti e tornare al punto di partenza;
• Ciclo chiuso.Un liquido di raffreddamento passa attraverso un tubo specializzato installato in un serbatoio, che tende a trasferire o ricevere energia termica dall'acqua.

Il vantaggio del riscaldamento con pompe di calore è la possibilità di utilizzare l'energia dell'acqua, dell'aria o della terra. La casa non necessita di essere allacciata alla rete del gas. Lo svantaggio è solo l'alto costo di tali apparecchiature, ma il suo costo si ripagherà rapidamente durante il funzionamento, poiché consente di risparmiare notevolmente sui costi energetici.

Pannelli solari

I collettori di questo tipo sono un'installazione speciale che raccoglie l'energia termica dal sole e la trasporta ai vettori di calore (acqua, olio o antigelo) presenti nell'abitazione.

Il design delle batterie solari ha elementi riscaldanti aggiuntivi che assicurano il sistema principale e iniziano a funzionare quando l'efficienza dei collettori solari diminuisce.

Tutti gli impianti solari sono divisi in due opzioni:

• Collettori piani, dotati di assorbitore con superficie trasparente e isolamento termico. Riscaldare fino a 200 gradi;
• Batterie sottovuoto, di tipo multistrato con chiusura ermetica che forma il vuoto. La temperatura di riscaldamento di tale installazione è di 250-300 gradi.

I principali vantaggi dei collettori solari sono l'installazione semplice, la leggerezza delle apparecchiature, l'alto livello di efficienza. Lo svantaggio del sistema può essere chiamato solo la sua significativa dipendenza dalla differenza di temperatura. Ad oggi la scelta di un impianto di riscaldamento si sta allontanando sempre più dalla versione tradizionale della tipologia ad acqua. Le innovazioni tecnologiche offrono opzioni sempre più nuove, più economiche e più sicure.È difficile determinare quale sia il migliore, perché la scelta di un particolare sistema e la sua efficacia dipendono da un'analisi dettagliata e dalla comprensione di tutti i vantaggi e svantaggi, nonché dalle condizioni di installazione specifiche e dall'ulteriore funzionamento.

Come calcolare la potenza del collettore richiesta

Quando si calcola la potenza richiesta di un collettore solare, molto spesso si sbagliano i calcoli basati sull'energia solare in entrata nei mesi più freddi dell'anno.

Il fatto è che nei restanti mesi dell'anno l'intero sistema si surriscalderà costantemente. La temperatura del liquido di raffreddamento in estate all'uscita del collettore solare può raggiungere i 200°C se riscaldato a vapore o gas, 120°C di antigelo, 150°C di acqua. Se il liquido di raffreddamento bolle, evaporerà parzialmente. Di conseguenza, dovrà essere sostituito.

I produttori consigliano di procedere dalle seguenti figure:

• fornitura di acqua calda non superiore al 70%;
• fornitura dell'impianto di riscaldamento non superiore al 30%.

Il resto del calore necessario dovrebbe essere generato da apparecchiature di riscaldamento standard. Tuttavia, con tali indicatori, si risparmia in media circa il 40% all'anno sul riscaldamento e sulla fornitura di acqua calda.

La potenza generata da un sistema per vuoto a tubo singolo varia in base alla posizione geografica. L'indicatore dell'energia solare che cade ogni anno su 1 m2 di terreno è chiamato insolazione. Conoscendo la lunghezza e il diametro del tubo, puoi calcolare l'apertura, l'area di assorbimento effettiva. Resta da applicare i coefficienti di assorbimento ed emissione per calcolare la potenza di un tubo all'anno.

Esempio di calcolo:

La lunghezza standard del tubo è 1800 mm, la lunghezza effettiva è 1600 mm. Diametro 58 mm. L'apertura è l'area ombreggiata creata dal tubo. Pertanto, l'area del rettangolo d'ombra sarà:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2

L'efficienza del tubo centrale è dell'80%, l'irraggiamento solare per Mosca è di circa 1170 kWh/m2 all'anno. Pertanto, un tubo funzionerà all'anno:

W \u003d 0,0928 * 1170 * 0,8 \u003d 86,86 kW * h

Va notato che questo è un calcolo molto approssimativo. La quantità di energia generata dipende dall'orientamento dell'installazione, dall'angolo, dalla temperatura media annuale, ecc.

Selezione e installazione di collettori solari

Un proprietario di casa che decide di realizzare con le proprie mani il riscaldamento solare per una casa privata si trova di fronte al compito di scegliere il tipo di collettore più adatto. Questa domanda è piuttosto complicata, ma è necessario capirla.

Gli open collector non sono adatti a causa delle loro scarse capacità, quindi non ha senso parlarne. Solitamente la scelta viene fatta tra i tipi tubolari e piatti. Il primo e più significativo criterio di selezione è solitamente il rapporto tra prezzo e qualità dei prodotti.

Questo approccio è giustificato, ma la manutenibilità non può essere ignorata. Quindi, i tubi a vuoto possono essere sostituiti da tutti i tipi di collettori, il che rende la scelta rischiosa. Se uno di questi fallisce, alcuni tipi di collezionisti dovranno cambiare l'intero pannello, il che richiederà delle spese. In generale, tutti i dispositivi per il vuoto sono un'acquisizione piuttosto rischiosa, poiché qualsiasi impatto meccanico rischia di perdere la fonte di energia termica.

Dopo aver scelto l'opzione migliore, procedere all'installazione. Per lui, devi scegliere un sito adatto, situato vicino alla casa

Questo è importante, poiché il trasporto del liquido di raffreddamento su lunghe distanze richiede un isolamento di alta qualità e l'installazione di una pompa di circolazione. Tipicamente, i collettori sono installati sul tetto per consentire la circolazione per gravità.L'unico problema è la posizione delle pendenze rispetto alla posizione del sole nel cielo - a volte è necessario installare un sistema di tracciamento per ruotare i pannelli

Questo è costoso e richiede l'uso di tubi flessibili, ma l'effetto è molto più alto.

Caratteristiche comparative di alcuni tipi di collettori solari

La caratteristica principale di qualsiasi collettore solare è la sua prestazione. A seconda delle caratteristiche del progetto e della differenza di temperatura, viene determinata l'efficienza del sistema. va tenuto conto che il costo dei collettori piani è molto inferiore a quello dei sistemi tubolari.

Quando si sceglie un collettore solare, è necessario studiare attentamente i parametri da cui dipendono l'efficienza del riscaldamento dell'acqua solare e la potenza della struttura.

I collettori solari hanno una serie di caratteristiche piuttosto importanti:

• Il rapporto tra l'energia totale e quella assorbita della radiazione solare può essere determinato dal coefficiente di adsorbimento.
• Il rapporto tra la quantità di calore trasferito e l'energia assorbita è determinato dal fattore di emissione.
• Il rapporto tra l'area totale e quella dell'apertura.
• Efficienza.

Calcolo dell'impianto di riscaldamento di casa

Calcolo del sistema - calcolatrice online

Perché è necessario un calcolo preliminare del riscaldamento in una casa privata? Ciò è necessario per selezionare la corretta potenza dell'attrezzatura di riscaldamento necessaria, che consente di implementare un sistema di riscaldamento che fornisce calore in modo equilibrato alle stanze corrispondenti di una casa privata. Una scelta competente delle apparecchiature e il corretto calcolo della potenza dell'impianto di riscaldamento di una casa privata compenseranno razionalmente la perdita di calore dagli involucri degli edifici e il flusso dell'aria stradale per le esigenze di ventilazione. Le formule stesse per tale calcolo sono piuttosto complesse - quindi vi suggeriamo di utilizzare il calcolo online (sopra), oppure compilando il questionario (sotto) - in questo caso il nostro ingegnere capo calcolerà, e questo servizio è completamente gratuito .

Come calcolare il riscaldamento di una casa privata?

Da dove inizia un tale calcolo? In primo luogo, è necessario determinare la massima perdita di calore dell'oggetto (nel nostro caso si tratta di una casa di campagna privata) nelle peggiori condizioni meteorologiche (tale calcolo viene effettuato tenendo conto del periodo di cinque giorni più freddo per questa regione ). Non funzionerà per calcolare l'impianto di riscaldamento di una casa privata al ginocchio - per questo usano formule e programmi di calcolo specializzati che consentono di costruire un calcolo basato sui dati iniziali sulla costruzione della casa (muri, finestre, tetti , eccetera.). Come risultato dei dati ottenuti, viene selezionata l'apparecchiatura la cui potenza netta deve essere maggiore o uguale al valore calcolato.Durante il calcolo dell'impianto di riscaldamento, viene selezionato il modello desiderato del riscaldatore d'aria del condotto (di solito è un riscaldatore d'aria a gas, sebbene possiamo utilizzare altri tipi di riscaldatori: acqua, elettrico). Quindi viene calcolata la prestazione massima dell'aria del riscaldatore, in altre parole, quanta aria viene pompata dalla ventola di questa apparecchiatura per unità di tempo. Va ricordato che le prestazioni dell'apparecchiatura differiscono a seconda della modalità di utilizzo prevista: ad esempio, in condizionamento, le prestazioni sono maggiori rispetto al riscaldamento. Pertanto, se in futuro si prevede di utilizzare un condizionatore d'aria, è necessario prendere il flusso d'aria in questa modalità come valore iniziale della prestazione desiderata - in caso contrario, è sufficiente solo il valore in modalità riscaldamento.

Nella fase successiva, il calcolo dei sistemi di riscaldamento dell'aria per una casa privata si riduce alla corretta determinazione della configurazione del sistema di distribuzione dell'aria e al calcolo delle sezioni trasversali dei condotti dell'aria. Per i nostri sistemi utilizziamo condotti dell'aria rettangolari senza flangia a sezione rettangolare: sono facili da montare, affidabili e posizionati comodamente nello spazio tra gli elementi strutturali della casa. Poiché il riscaldamento dell'aria è un sistema a bassa pressione, è necessario tenere conto di alcuni requisiti durante la sua costruzione, ad esempio per ridurre al minimo il numero di giri del condotto dell'aria: sia il ramo principale che quello terminale che portano alle griglie. La resistenza statica del percorso non deve superare i 100 Pa. In base alle prestazioni dell'apparecchiatura e alla configurazione del sistema di distribuzione dell'aria, viene calcolata la sezione richiesta del condotto dell'aria principale.Il numero di rami terminali è determinato in base al numero di griglie di alimentazione richieste per ogni stanza specifica della casa. Nel sistema di riscaldamento dell'aria di una casa vengono solitamente utilizzate griglie di alimentazione standard con una dimensione di 250x100 mm con una portata fissa: viene calcolata tenendo conto della velocità minima dell'aria all'uscita. Grazie a questa velocità, nei locali della casa non si sente il movimento dell'aria, non ci sono correnti d'aria e rumori estranei.

calcolatrice online

Caratteristiche dei generatori

Un generatore è il modo più semplice e veloce per fornire elettricità a una casa privata. Per il funzionamento, l'unità utilizza benzina o gasolio e, in conseguenza della sua combustione, produce la quantità di energia necessaria.

Il principale vantaggio è la completa indipendenza del dispositivo dai cambiamenti stagionali e dalle fluttuazioni meteorologiche. Gli svantaggi includono la presenza obbligatoria sul sito di una struttura di stoccaggio appositamente attrezzata per il carburante, progettata per un volume di 200 litri o più.

Il gruppo elettrogeno diesel è comodo e facile da usare, ma per il pieno funzionamento deve ricevere almeno 250 ml di carburante all'ora.Potenti stazioni in grado di fornire energia a una piccola casa privata con un consumo effettivo di risorse di diversi kilowatt al giorno "mangeranno" circa un litro di gasolio per 60 minuti

Molto spesso, i gruppi elettrogeni a benzina e diesel vengono utilizzati come fonti di elettricità di riserva o temporanee. Ciò è dovuto al fatto che per il funzionamento a tutti gli effetti, i dispositivi richiedono quantità significative di carburante, il cui costo è in costante aumento.

Un potente generatore a benzina o diesel è in grado di fornire una fornitura ininterrotta di elettricità con la giusta quantità di carburante. Tuttavia, il dispositivo produce molto rumore durante il funzionamento. Per non soffrire di rumori indesiderati, vale la pena posizionare l'unità in uno dei locali di servizio adiacenti situato a una certa distanza dalla propria abitazione e dalle case vicine

Anche l'attrezzatura stessa è costosa e necessita di manutenzione preventiva. Le unità a gas sono tra le opzioni più redditizie per i gruppi elettrogeni. Non necessitano di una fornitura ininterrotta di carburante e non richiedono lo stoccaggio di materiali combustibili.

Tuttavia, il pieno funzionamento di questi dispositivi è assicurato da un elemento come l'allaccio obbligatorio alla rete centrale del gas, tutt'altro che sempre possibile e conveniente.

L'installazione di un generatore di gas in casa viene effettuata solo sulla base di un pacchetto di permessi e con la partecipazione obbligatoria all'installazione di una squadra di artigiani di una società di distribuzione del gas locale.Non è consigliabile collegare il dispositivo al gasdotto da soli per evitare potenziali perdite e problemi vari in futuro.

È a causa di queste difficoltà che raramente i generatori vengono scelti come fonte principale per la fornitura di energia elettrica a un'abitazione privata.

Ma i generatori sono una soluzione ideale per un uso temporaneo, ad esempio durante la costruzione di una casa di campagna e le scartoffie per il suo collegamento:

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Generatore durante i lavori di costruzione

Quattro batterie e un inverter

Illuminazione di notte e di sera

Illuminazione per cablaggio e finitura

Durante le prime fasi di costruzione, il generatore fungerà da principale fonte di energia e, dopo le pratiche burocratiche e l'ottenimento dei permessi per l'allacciamento alla rete elettrica generale, diventerà un'apparecchiatura di riserva e sicuramente tornerà utile più di una volta.

Costi operativi aggiuntivi

L'uso di questo non implica alcuna cura o manutenzione se non la pulizia periodica di sporco e neve in inverno (se non si scongela). Tuttavia, ci saranno alcuni costi associati:

Riparazione, tutto ciò che può essere cambiato in garanzia, il produttore può essere sostituito senza problemi, è importante acquistare un rivenditore autorizzato e avere i documenti di garanzia.
Elettricità, viene speso un bel po' per la pompa e il controller. Per il primo, puoi mettere solo 1 pannello solare da 300 W e sarà sufficiente (anche senza un sistema di batterie).
Il lavaggio delle bobine dovrà essere eseguito una volta ogni 5-7 anni

Tutto dipende dalla qualità dell'acqua (se utilizzata come termovettore).

Dispositivo di riscaldamento della stufa in una casa privata: il design delle moderne stufe

I principali elementi strutturali nei dispositivi di riscaldamento del forno di una casa privata sono: fondamenta, trincee, camera di cenere, focolare, canali di fumo (circolazione del fumo), camini.

La fondazione è la base della fornace, che assume i carichi della fornace e dei camini. Questo elemento strutturale deve essere affidabile, poiché la sicurezza della struttura azionata dipende dalla sua forza. Il corretto posizionamento delle fondamenta del forno implica la sua posizione separata dalle fondamenta della casa. Lo spazio minimo tra loro è di 3 cm, che è riempito di sabbia.

Per prima cosa scavano un pozzo, che viene poi riempito con piccoli frammenti di pietra o mattoni cotti, dopodiché tutto viene accuratamente compattato. Quindi, prepara un cuscino per la fondazione. Quindi una malta cementizia liquida viene versata nella fossa. La posa di una fondazione in mattoni o pietra viene eseguita con la medicazione delle cuciture. L'ultimo strato di malta cementizia viene accuratamente livellato.

Dopo che la fondazione è stata eretta, iniziano a realizzare un elemento strutturale della fornace come le lamelle. Sono file di mattoni che sollevano la stufa sopra le fondamenta. Per il dispositivo delle lamelle vengono realizzate due o tre file di muratura. Anche il fondo del forno è quindi coinvolto nel trasferimento di calore.

Un tale elemento della progettazione di forni di riscaldamento come un ventilatore o una camera di cenere, serve a fornire aria al focolare e ad accumulare la cenere proveniente da esso. Una griglia speciale sotto forma di barre di ferro o acciaio è installata tra il focolare e la camera della cenere.Durante il funzionamento del forno, la porta della camera deve essere aperta e alla fine del forno è chiusa per impedire un rapido raffreddamento dell'aria all'interno del forno.

Il focolare nel dispositivo dei forni di riscaldamento è una camera del forno in cui viene bruciato combustibile: legna da ardere e carbone. Nella parte superiore del focolare è predisposto un apposito foro per l'evacuazione dei fumi. Le dimensioni della camera sono selezionate in modo tale che sia possibile caricare nel forno la quantità di combustibile necessaria per riscaldare il forno.

Nella parte inferiore del focolare, le pendenze sono disposte sulla griglia, garantendo il libero movimento della cenere nel ventilatore. Per evitare che carbone e cenere cadano dalla camera del forno, la sua porta è installata sopra la griglia da una fila di mattoni. È possibile prolungare la vita del focolare rivestendolo con mattoni refrattari.

Il principio di funzionamento del sistema di riscaldamento del forno in una casa privata si basa sull'assunzione di calore dai canali del fumo o dalla circolazione del fumo. Possono essere posizionati sia verticalmente che orizzontalmente, così come salire e scendere. L'efficienza di una stufa dipende dalle dimensioni delle canne fumarie e dalla loro posizione.

I fumi, passando attraverso il canale, emettono energia sotto forma di calore alle pareti, che riscaldano il forno. Per aumentare il trasferimento di calore, i canali da fumo sono realizzati in modo tale che siano lunghi e cambino spesso direzione.

La circolazione del fumo di una moderna stufa di riscaldamento di una casa privata può essere una sezione di 13 x 13, 13 x 26, 26 x 26 cm, le loro pareti sono lisce (non sono intonacate, poiché se l'intonaco viene distrutto, i canali potrebbe intasarsi). L'accesso alle circolazioni dei fumi per la loro pulizia dalla fuliggine avviene attraverso apposite porte.

Per ottenere la trazione, che contribuisce alla rimozione dei gas dal combustibile bruciato, è disposto un camino, che è posizionato all'esterno della casa, sul tetto. Molto spesso, è costituito da una sezione trasversale circolare, poiché il movimento del gas è alquanto difficile nei tubi con angoli. Inoltre, i tubi rotondi sono più comodi da pulire. Come materiale per la loro fabbricazione vengono utilizzati tubi in ceramica o cemento-amianto.