Come Funzionano Gli Scaldacqua Solari

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Gli scaldacqua solari potrebbero contribuire a ridurre le bollette. Visita WordsSideKick.com per conoscere gli scaldacqua solari.

Il riscaldamento dell'acqua rappresenta una buona parte del consumo energetico di una casa. È una necessità pressoché costante: utilizziamo l'acqua calda per le docce, il bucato, il lavaggio delle stoviglie, e ciò si aggiunge. In un anno, uno scaldacqua elettrico da 80 galloni (302 litri) ha una media di circa $ 500 per funzionare, consuma 4.800 kWh di elettricità e contribuisce a circa 6.600 libbre (2.993 chilogrammi) di CO2 all'atmosfera [fonti: Olsen, Reuters, SB].

Un riscaldatore a gas naturale fa meglio, ma rappresenta ancora circa $ 400 e 3.900 sterline (1.769 chilogrammi) di CO2 all'anno [fonti: Energy Star, GNG, PGE].

Ci sono opzioni più verdi là fuori. Sia gli scaldacqua ad alta efficienza che quelli senza serbatoio possono ridurre il consumo di energia. Ma il solare è su un altro livello. È verde come l'acqua calda. Un riscaldatore di acqua solare viene in genere utilizzato in combinazione con un riscaldatore tradizionale, dal momento che le condizioni atmosferiche influenzano la produzione di acqua calda solare. Il riscaldatore tradizionale integra il riscaldatore solare. L'aggiunta di uno scaldacqua solare ad un sistema di riscaldamento dell'acqua può ridurre le bollette energetiche e il CO corrispondente2 emissioni del 50 percento - a volte anche di più, a seconda di dove vivi [fonte: PE].

Il solare è un'eccellente fonte di energia pulita: il suo combustibile, la luce del sole, è illimitata, libera e non emette nulla quando viene convertita in energia. Il problema con il solare, come molti di noi sanno, è la sua efficienza. La tecnologia solare fotovoltaica, o PV, è meno efficiente nel convertire il suo combustibile in energia elettrica, ad esempio, una turbina eolica. Ma quando parli di riscaldamento dell'acqua (al contrario di alimentare lampadine o stereo), la luce del sole non ha bisogno di diventare elettricità. Deve diventare calore. E trasformare la luce del sole in calore non è un problema.

Il che non vuol dire che gli scaldacqua solari non hanno inconvenienti. In questo articolo, scopriremo come funziona un sistema di riscaldamento solare dell'acqua, quali fattori determinano la sua efficienza, come potresti crearne uno e perché potresti o non vorresti farlo.

Al suo centro, uno scaldacqua solare fa una cosa: usa la luce solare per riscaldare l'acqua. La stessa cosa succede quando lasci un bicchiere di tè freddo al sole: dopo un po ', non è più ghiacciato. Naturalmente, uno scaldabagno domestico deve funzionare più velocemente e più grande di così, quindi il sistema deve essere più complicato.

Ma a volte, solo leggermente.

Come funzionano gli scaldacqua solari: solari

Sistemi solari di riscaldamento dell'acqua

Un sistema di base per il collettore solare

Un sistema di base per il collettore solare

Il nucleo di uno scaldacqua solare è un collettore solare e un serbatoio di accumulo. Un collettore solare è fondamentalmente una scatola isolata, vetrata con un interno di colore scuro e, di solito, un gruppo di tubi o passaggi per il flusso d'acqua. (La velatura è una mano di materiale, tipicamente di vetro, che aiuta a trattenere il calore.) Il collettore solare trasforma le radiazioni del sole in calore. Un serbatoio di accumulo è esattamente come sembra. Tiene l'acqua.

Questa è l'impostazione di base, e alcuni sistemi non sono molto più complicati di così. La prima distinzione tra gli scaldacqua solari è tagliata e asciutta: passiva o attiva? Un riscaldatore attivo utilizza pompe elettriche e comandi per spostare l'acqua attorno al sistema. Un riscaldatore passivo non usa nient'altro che forze della natura. Passivo è il più semplice dei due.

Esistono due tipi principali di sistemi passivi:

  • partita: Questo è semplice come lo scaldabagno ottiene. È solo uno o più serbatoi d'acqua all'interno di un collettore solare (non ci sono tubi in questo). L'acqua si riscalda proprio all'interno del serbatoio, e la gravità o la convezione naturale (la tendenza dell'acqua calda a salire) sposta l'acqua dal serbatoio ai tubi di una casa.
  • termosifone: Il serbatoio dell'acqua è separato dal collettore solare. L'acqua fredda si muove attraverso i tubi di un collettore solare e la convezione naturale pompa l'acqua calda risultante in un serbatoio di stoccaggio. Dal serbatoio di stoccaggio, l'acqua viaggia nei tubi dell'acqua della casa.

Sistemi attivi tipicamente rientrano in una delle tre categorie:

  • Diretto: L'acqua si muove attraverso i collettori solari e in un serbatoio di stoccaggio con l'aiuto di pompe elettriche e controlli.
  • indiretto: Invece di riscaldare l'acqua, i collettori solari riscaldano un fluido di "trasferimento del calore", come l'antigelo. L'antigelo scorre quindi nella tubatura sigillata di uno scambiatore di calore, dove è circondata dall'acqua. L'acqua raccoglie il calore dall'antigelo (ma non si miscela mai con esso) e viene quindi pompato in un serbatoio di stoccaggio.
  • drainback: Un sistema di drenaggio è come il sistema indiretto, tranne per il fatto che utilizza acqua distillata come liquido per il trasferimento di calore e dispone di un serbatoio separato per il drenaggio dell'acqua distillata. Il pompaggio di tutto il liquido termovettore fuori dal sistema e in un serbatoio interno lo rende ideale per i climi più freddi, poiché il liquido non è esposto a temperature estremamente basse.

Se il sistema solare è passivo o attivo, costa molto più di quello che pagherebbe per un modello a gas o elettrico (più sul prezzo più tardi). Ma alcune persone stanno riducendo i costi facendo da soli. A quanto pare, il tipo più elementare, il riscaldatore a lotti, è un progetto build-at-home relativamente semplice.

Riscaldatori di acqua solari fatti in casa

Costruire uno scaldacqua solare non è esattamente per i principianti. Richiede l'installazione di tubi, vetro e, preferibilmente, isolamento. Ma per un tipo fai-da-te, è un progetto ideale per risparmiare denaro e pianeta. È possibile costruire uno scaldabagno batch per meno di $ 100.

Un riscaldatore batch è anche chiamato un scaldacqua solare passivo integrale - "integrale" perché il collettore solare e il serbatoio di accumulo sono combinati.È il sistema più semplice da costruire a casa e richiede solo poche parti di base. (Questa è solo una breve panoramica, per istruzioni complete, vedere la barra laterale di DIY.)

  • Serbatoio scaldabagno elettrico (usato va bene, purché sia ​​in buono stato)
  • Vernice nera
  • Scatola di compensato (abbastanza grande da contenere il serbatoio)
  • Fogli di vetro
  • Coperchio incernierato per la scatola (per ridurre il raffreddamento notturno)
  • Materiale isolante
  • Conduttori / raccordi
  • Supporti (per tetto, lato della casa o piano terra)

La costruzione è piuttosto semplice:

  • Dipingi il serbatoio dell'acqua nero.
  • Fissare il vetro nella parte superiore della scatola.
  • Isolare la scatola e il coperchio aggiuntivo e praticare dei fori nella scatola per i tubi di afflusso e deflusso.
  • Assicurare il serbatoio dell'acqua all'interno della scatola.
  • Instradare l'acqua fredda in entrata nel fondo del serbatoio e l'acqua calda in uscita dalla parte superiore del serbatoio al serbatoio di riscaldamento dell'acqua della casa
  • Montare l'unità nella posizione desiderata (il tetto è solitamente il migliore per l'esposizione al sole).

Mentre la costruzione dello scaldabagno può essere abbastanza facile, ci sono altri fattori da considerare. È necessario determinare la posizione privilegiata per il riscaldamento in modo che sia esposta alla maggior quantità di luce solare al giorno, il che può richiedere un certo calcolo. È inoltre necessario assicurarsi che la posizione ideale possa supportare il peso dell'impostazione. E come per qualsiasi altro scaldabagno, è necessario capire quale serbatoio di dimensioni è necessario per non rimanere a corto di acqua calda nel bel mezzo della doccia e determinare la quantità di superficie vetrata necessaria per riscaldarla volume d'acqua

Se non ti senti a tuo agio nel fare queste determinazioni, potresti voler sborsare i soldi per una configurazione professionale.

Ad ogni modo, ci sono alcuni pro e contro generali associati agli scaldacqua solari. Inizieremo con il lato positivo.

Fai da te

Build It Solar: riscaldatore di acqua solare

Mother Earth News: Costruisci un riscaldatore di acqua solare

Cottura solare: costruzione e installazione di un riscaldatore di acqua solare casalingo di tipo batch

Solar Oregon: risorse fai-da-te

Vantaggi degli scaldacqua solari

I benefici del riscaldamento solare dell'acqua sono numerosi e considerevoli. Innanzitutto, risparmierai denaro sulla bolletta elettrica.

Molto probabilmente, il consumo di elettricità per il riscaldamento dell'acqua sarà ridotto di almeno la metà [fonte: PE]. Quanto risparmi effettivamente dipende dal clima in cui vivi. Se ti trovi nel nord-ovest degli Stati Uniti, dove il sole non brilla molto durante una buona parte dell'anno, i tuoi risparmi saranno inferiori rispetto a quelli che vivresti in un luogo estremamente soleggiato come l'Arizona, perché c'è meno carburante disponibile per il tuo sistema. Ma se vivi in ​​Arizona, potresti ridurre la bolletta del riscaldamento dell'acqua fino al 90% [fonte: EWH].

E poi c'è la corrispondente riduzione dell'inquinamento. Una riduzione del 50 percento del consumo di energia tradizionale (emittente) significa una riduzione del 50 percento di CO2 emissioni. Quindi l'installazione di uno scaldacqua solare ridurrebbe della metà l'impronta di carbonio dell'acqua calda. Allo stesso tempo, stai conservando combustibili non rinnovabili per applicazioni per le quali attualmente non esistono fonti di energia rinnovabile facilmente disponibili.

A causa dei benefici del riscaldamento solare dell'acqua, aggiungere un'unità a casa aumenterà anche il suo valore. Così potresti finire per recuperare qualunque somma tu abbia messo in un impianto di riscaldamento solare quando vendi la tua casa.

Il che ci porta al negativo principale: i soldi che hai inserito. Mentre la luce solare è gratuita, il sistema necessario per convertirlo in acqua calda per la tua casa può costare un bel penny se fai la strada professionale.

Vecchia tecnologia

Gli scaldacqua solari possono sembrare uno dei nuovi elettrodomestici attenti al pianeta che si sono affermati negli ultimi decenni. Di fatto, sono stati in circolazione in forma commerciale sin dalla fine del 1800 (e la "tecnologia" è in circolazione da molto più tempo). Un uomo di nome Clarence Kemp brevettò lo scaldacqua solare Climax nel 1891 e, all'inizio del secolo, ne usavano più di 1600 [fonte: Bainbridge].

Preoccupazioni per gli scaldacqua solari

Questa scuola in Nepal utilizza pannelli solari per il collettore dell'acqua calda sanitaria.

Questa scuola in Nepal utilizza pannelli solari per il collettore dell'acqua calda sanitaria.

L'inconveniente n. 1 per il riscaldamento dell'acqua solare è il prezzo iniziale. È possibile acquistare un nuovo scaldabagno a gas o elettrico ad alta efficienza per $ 500, e probabilmente meno; uno scalda-acqua solare ti condurrà ovunque da $ 1.000 a $ 3,500 installati [fonte: ToolBase]. Puoi abbassare il prezzo installandolo tu stesso o costruendoti da solo, ma la maggior parte delle persone lo installa da esperti poiché di solito c'è il lavoro sul tetto. Ci sono, tuttavia, incentivi finanziari federali (e possibilmente statali) disponibili per l'installazione di scaldacqua solari, quindi il costo finale sarà probabilmente inferiore.

È importante ricordare anche che recupererai quei soldi. Ma quanto tempo ci vuole per recuperare l'investimento iniziale dipende da dove vivi, da quanta acqua calda usi e dal costo dell'elettricità. Se vivi in ​​un luogo estremamente soleggiato, usa tonnellate di acqua calda e il costo del gas o dell'elettricità aumenta ogni anno, risparmierai di più e potresti recuperare l'investimento iniziale in pochi anni. Ma se sei a Chicago, il costo dell'energia tradizionale diminuisce e fai cinque minuti di doccia, lavi i vestiti a freddo e lavi i piatti manualmente, il tuo risparmio annuale non sarà così significativo. In tal caso, potrebbe volerci un decennio per vedere un ritorno finanziario sul tuo investimento.

Alcune altre preoccupazioni includono:

  • Temperatura: Se si vive in una posizione molto fredda, i modelli di riscaldatore diretto (batch, thermosiphon e direct-active) potrebbero non essere disponibili per il rischio di congelamento.
  • Orientamento domestico: Per avere una configurazione efficiente, è necessario disporre di una posizione di montaggio con una considerevole esposizione al sole; le dimore cittadine potrebbero non essere idonee.
  • Qualità dell'acqua: Se l'acqua della tua casa è particolarmente dura o acida, potresti non essere un candidato per un sistema attivo. L'acqua dura o acida può corrodere i sistemi di circolazione dell'acqua.
  • Requisiti di alimentazione: Poiché i sistemi attivi si basano su macchinari ad alimentazione elettrica, non funzioneranno durante un'interruzione di corrente.
  • Regolamenti edilizi: Alcune aree, come quelle soggette a terremoti, hanno limiti di peso rigorosi per le attrezzature montate sul tetto. Uno scaldacqua solare potrebbe essere troppo pesante.

Come con i sistemi ad energia solare in generale, uno scaldacqua solare può essere o non essere l'ideale per le vostre particolari circostanze. Ma offre alcuni vantaggi significativi che potrebbero far sì che valga la pena di farlo funzionare.

Per ulteriori informazioni sugli scaldacqua solari e gli argomenti correlati, consultare i collegamenti nella pagina successiva.


Supplemento Di Video: COME FUNZIONA IMPIANTO SOLARE PER ACQUA CALDA 1.




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