Coletor solar em policarbonato

Na Internet vi muitas tecnologias e métodos diferentes para fazer aquecedores solares de água e decidi compartilhar minha própria experiência. Considero este projeto um grande sucesso, pois literalmente cada centímetro da superfície do coletor está em contato direto com a água aquecida. Além disso, usando a tecnologia como base, você pode facilmente construir um coletor do tamanho necessário.

Conceito de projeto

A essência do coletor solar é que a água fria do reservatório flui por gravidade para o coletor. A água aquecida sobe pelos canais e flui de volta para o tanque. Assim, cria-se a circulação natural em sistema fechado.
O coletor é feito de uma folha de policarbonato ou outro plástico com quadrados ocos no interior, dispostos longitudinalmente. Para aumentar a absorção da luz solar e melhorar o desempenho do coletor (taxa de aquecimento da água), o plástico pode ser pintado de preto. Mas aqui é importante lembrar que a chapa é feita de policarbonato bastante fino, portanto, se for fortemente aquecida na ausência de circulação, pode amolecer ou deformar, o que causará vazamento de água.
É importante notar também que este dispositivo não é adequado para instalação em instalações residenciais para fins de abastecimento de água quente. Este projeto experimental é mais adequado para equipar um chuveiro de verão em uma casa de verão.

Ferramentas e materiais

Ferramentas que você precisará:

• Serra circular e manual.
  
• Furadeira elétrica.
  
• Faca.
  
• Roleta.
  
• Chave de fenda.
  
• Pistola de cola de silicone.
  
• Grampeador de construção.

Materiais para o coletor:

• Folha de policarbonato com canais ocos.
  
• Tubo de plástico ABS.
  
• 4 plugues de tubo.
  
• Niples roscados de plástico de 2 ½ polegadas com encaixe para mangueira.
  
• Tubo de selante de silicone.
  
• Tinta spray se você planeja pintar.

Materiais da moldura:

• 1 folha de compensado.
  
• Folha de poliestireno expandido. Você também pode usar quadrados de espuma.
  
• Viga de madeira com seção de 100×100 mm.
  
• Filme de polietileno, fita.
  
• Parafusos, porcas, arruelas, suportes para fixação.

Materiais para organizar a circulação da água:

• Um reservatório ou recipiente adequado para água.
  
• Para conectar o tanque, você precisará de uma mangueira de jardim, cujo comprimento depende da distância do reservatório de água ao próprio coletor.
  
• Várias braçadeiras para conectar a mangueira.

Para testar claramente o desempenho do coletor de água quente, usei um termômetro digital.

Tecnologia passo a passo para montagem de coletor solar

Em primeiro lugar, é necessário cortar a folha de policarbonato nas dimensões exigidas. Planejei fazer um coletor medindo 1x2 metros e parti desse fato. A ordem de trabalho é a seguinte:

• O tubo de plástico ABS é cortado em pedaços de comprimento que corresponde à largura da folha. No meu caso é 1 metro.
  
• Na lateral das duas tampas é necessário fazer furos para os bicos.Se você não tiver uma broca com o diâmetro adequado, pode alargar o pequeno furo com uma lima redonda.
  
  
  
  
• Para que os plugues com adaptadores instalados se encaixassem nos tubos, foi necessário fazer um furo semicircular nos mesmos, conforme mostra a foto.
  
  
  
  
  
  
  
• Em seguida, usei uma serra de mesa para cortar os dois tubos e criar uma cesariana.
  
  
  
  Ao realizar esta operação, você precisa ter cuidado e levar em consideração a localização e a direção necessária dos adaptadores de bico.
  
  
  
  
• O mesmo corte deve ser feito nas tampas para que o painel plástico caiba nelas.
  
  
  
  
  
  
  
• Depois de concluídas todas as operações preparatórias, é necessário montar a seco todas as peças para garantir sua compatibilidade e, se necessário, fazer ajustes.
  
• Depois de ajustados todos os elementos, a estrutura é desmontada e remontada com cola de silicone para selar todas as juntas. Além de revestir as juntas com selante, recomendo aplicar um pouco de silicone na parte externa de todas as costuras após a montagem.

Para que o selante seque bem, a estrutura montada deve ficar imóvel por cerca de um dia, após o qual pode-se começar a verificar a estanqueidade. Para isso, mangueiras são conectadas aos adaptadores de entrada e saída, sendo um deles conectado à rede de abastecimento de água. Após o coletor estar completamente cheio de água, todas as costuras e conexões são verificadas quanto a vazamentos. Se for detectado um vazamento, a água é drenada e, após a secagem, a conexão problemática é selada novamente.
Para poder calcular a produtividade e eficiência do coletor, é necessário conhecer seu volume. Para isso, a água do coletor deve ser drenada para algum recipiente.Por exemplo, meu painel contém 7,2 litros (incluindo mangueiras).

Fazendo a moldura e montando o painel

Em princípio, o coletor já pode ser utilizado colocando-o sobre um telhado ou outra superfície plana e estacionária. Mas resolvi fazer uma espécie de alojamento para o painel plástico para diminuir a probabilidade de danos ao levantar/baixar do telhado do celeiro, no qual resolvi instalar um chuveiro de verão, já que pretendo retirá-lo para o inverno.
O passo a passo da montagem do case é descrito abaixo:

• A folha de compensado é cortada no tamanho do coletor montado com uma sobreposição de 10 cm de cada lado (primeiro pintei a folha de plástico de preto com tinta spray).
  
• Para remover as conexões de conexão das mangueiras, fiz furos.
  
  
  
  
• Sobre o compensado foi colocado poliestireno expandido com 50 mm de espessura.
  
  
  
  
• Coloquei o coletor de plástico em cima da espuma de poliestireno.
  
  
  
  
  
  
  
• Em todos os lados do painel, um bloco de madeira foi aparafusado ao compensado, que serve como uma espécie de cerca.
  
• De cima, toda a estrutura foi coberta com filme plástico grosso, que foi fixado com fita adesiva e grampos com grampeador de construção.

Assim, recebi um coletor de calor em uma “caixa” confiável, graças à qual o painel plástico fica protegido de esforços mecânicos.
Observação! Usei polietileno transparente comum, mas na foto parece branco - isso é brilho.

Preenchendo o sistema

Agora você pode encher o coletor com água e testar o desempenho do sistema. Instalei em ângulo e o tanque (vazio) um pouco mais alto. Uma mangueira é conectada à conexão inferior e a segunda à superior. Para encher o sistema com água, conectei a mangueira inferior à rede de abastecimento de água e abri levemente a válvula para que o sistema fosse enchido com água gradativamente.Isso é necessário para que a água desloque gradativamente todo o ar. Quando saiu água da segunda mangueira (o coletor estava completamente cheio), abri totalmente a válvula para que o ar restante saísse sob pressão da água. Também enchi o recipiente de água.

Quando não havia mais bolhas de ar no fluxo de água que saía da mangueira de saída, desliguei a água e mergulhei as duas pontas da mangueira na água do reservatório (devem estar sempre debaixo d'água para que o ar não entre no sistema ).

Teste e teste de aquecedor solar de água

Quando o sistema é abastecido, sob a influência do calor solar, a água localizada nos finos canais do painel plástico aquece e sobe gradativamente, formando uma circulação natural. A água fria flui do tanque pela mangueira inferior e a água aquecida do coletor entra no mesmo tanque pela mangueira superior. Gradualmente, a água do recipiente aquece.

Para ilustrar o experimento, utilizei um termômetro digital com sensor de temperatura externo. Primeiro, medi a temperatura da água no recipiente - era 23 °C. Em seguida, inseri o sensor na mangueira de saída por onde a água aquecida do coletor flui para o reservatório. O termômetro marcava 50°C. O sistema de aquecimento solar de água está funcionando!

Conclusão

Com base nos resultados dos testes de desempenho do sistema coletor durante 1 hora, recebi aquecimento de 20,2 litros de água (7,2 litros no próprio coletor e 13 litros que coletei em um recipiente para o experimento) de 23 a 37 °C.
É claro que o desempenho e a eficiência do sistema dependem da atividade solar: quanto mais forte o sol brilha, mais a água aquece e um volume maior pode ser aquecido em menos tempo. Mas para um banho de verão, acho que este coletor é suficiente.

Artigo original em inglês