Thermosifoning, também conhecido como thermosifoning, é considerado uma tecnologia apropriada. Este processo utiliza recursos naturais, renováveis e as leis básicas da termodinâmica para criar movimento de uma fonte aquecida de ar ou água. A fonte de energia para este processo é a radiação solar (ou qualquer outra fonte de calor): a energia do sol é capturada em um dispositivo de coleta solar e é transferida para o ar ou água por condução. Todo o processo pode ser explicado pelo efeito termossifonante: quando o ar ou a água são aquecidos, ele ganha energia cinética da fonte de aquecimento e fica excitado. Como resultado, a água torna-se menos densa, expande-se e, portanto, sobe. Em contraste, quando a água ou o ar são resfriados, a energia é extraída das moléculas e a água torna-se menos ativa, mais densa, e tende a “afundar”.”Thermosiphoning harnesses the natural density differences between cold and hot fluids, and controls them in a system that produces natural fluid movement. Vários sistemas baseados nesta tecnologia estão atualmente disponíveis, e podem ser lidos mais detalhadamente no texto seguinte.
o princípio do sistema termossifão é que a água fria tem uma maior densidade específica (densidade) do que a água quente, e assim sendo mais pesada irá afundar. Portanto, o coletor é sempre montado abaixo do tanque de armazenamento de água, de modo que a água fria do tanque chega ao coletor através de um tubo de água descendente. Se o coletor aquece a água, a água sobe novamente e atinge o tanque através de um tubo de água ascendente na extremidade superior do coletor. O ciclo do reservatório -> tubo de água -> colector garante que a água é aquecida até atingir uma temperatura de equilíbrio. O consumidor pode então fazer uso da água quente do topo do tanque, com qualquer água utilizada é substituída por água fria no fundo. O coletor então aquece a água fria novamente. Devido a diferenças de temperatura mais elevadas com irradiações solares mais elevadas, a água quente sobe mais depressa do que com irradiações mais baixas. Portanto, a circulação da água Adapta-se quase perfeitamente ao nível da irradiância solar. Um tanque de armazenamento do sistema de termossifão deve ser posicionado bem acima do coletor, caso contrário o ciclo pode correr para trás durante a noite e toda a água vai arrefecer. Além disso, o ciclo não funciona corretamente em diferenças de altura muito pequenas. Em regiões com elevada irradiação solar e arquitectura plana, os tanques de armazenamento são normalmente instalados no telhado.
os sistemas térmicos funcionam muito economicamente como Sistemas de aquecimento de água domésticos, e o princípio é simples, não necessitando nem de uma bomba nem de um controle. No entanto, os sistemas de termossifão geralmente não são adequados para grandes sistemas, ou seja, aqueles com mais de 10 m2 de superfície coletora. Além disso, é difícil colocar o tanque acima do coletor em edifícios com telhados inclinados, e sistemas termossifões de circuito único são apenas adequados para regiões livres de geada.
física subjacente
Termodinâmica é o estudo da energia.
- primeira lei da termodinâmica-afirma que a energia pode ser alterada de uma forma para outra, mas não pode ser criada ou destruída. – A energia é sempre conservada.
esta lei pode ser aplicada ao movimento da água no sistema de termofonamento: a energia do sol é direcionada e transferida (via condução e convecção) para água, ar ou outro meio de escolha. Este processo natural de aquecimento elimina a necessidade de fontes de energia externas, como combustíveis fósseis ou eletricidade.
- Segunda Lei da termodinâmica-afirma que em todas as trocas de energia, se nenhuma energia entra ou sai do sistema, a energia potencial do estado será sempre menor do que a do estado inicial. – O rendimento líquido de um sistema é sempre inferior ao inicialmente introduzido.
a energia é sempre conservada, no entanto a energia (ou calor neste caso) pode muitas vezes ser perdida em um dado sistema (termossifonamento) como calor. Adicionar isolamento com valores R adequados para o sistema e sua canalização pode reduzir muito a perda de calor, e assim aumentar a eficiência.
- Planck de Direito – o comprimento de onda da radiação emitida por uma superfície é proporcional à temperatura da superfície
Energia transferida como resultado de diferenças de temperatura entre dois objetos -objetos Escuros absorvem o calor, enquanto a luz de objetos refletem
cores Escuras pratos de coleta dentro do coletor solar irá auxiliar no aumento da absorção solar, aumentando assim a quantidade de calor disponível para aquecer a água ou ar, em thermosiphoning. Em contraste, tubos refletivos ou ligeiramente coloridos e tanques de armazenamento devem ser utilizados como as cores da luz vai ajudar a reduzir a radiação de calor fora do sistema.
aquecimento de água
passivo
o termossifonamento passivo de água é o processo de aquecimento e movimentação de água dentro de um sistema sem a necessidade ou uso de eletricidade. Este processo funciona utilizando fenômenos naturais como a energia solar, a gravidade e uma fonte de água disponível. Um coletor solar, tubulação e um tanque de água são materiais necessários para o processo de aquecimento. O fluxo de água é distribuído dentro, dentro e fora do coletor solar. A água fria entra no fundo do coletor solar, onde é então aquecida através de convecção por radiação solar. Quando a água é aquecida, torna-se menos densa do que a água mais fria, expande-se e, em seguida, sobe (flui) através das condutas. A água aquecida sai naturalmente do topo do coletor solar. A água mais fria e densa afunda e permanece dentro do coletor solar até que seja aquecida. Como a água fria é aquecida, ela se expande, sobe, é empurrado para fora do topo do coletor solar, permitindo que a água fria para fluir para o coletor solar. Este processo continua naturalmente até que a temperatura da água atinja um equilíbrio com a entrada de radiação solar.
dois tipos de sistemas de troca de água de termossifonte estão atualmente disponíveis: o sistema de curto acoplamento e o sistema de alimentação por gravidade.
Close-coupled system
acoplada sistemas funcionam nos mesmos princípios do passivo thermosiphoning mencionado acima. O tanque de armazenamento destes sistemas deve ser colocado acima do coletor solar para utilizar a circulação de água impulsionada pelo processo de termosifonamento passivo.
Materiais
- Energia Solar
- Coletor Solar
- Tubulação
- > Isolamento
- Água
- Tanque
- Forte telhado ou de outro sistema de apoio
Custo
- pesquisa Atual (2007) sugere que o passivo termossifão aquecedores de água pode variar de us $500 a us $6,500. Os preços podem variar devido ao tamanho do tanque, exposição solar e localização geográfica
- Muitos países, estados, e serviços de utilidade fornecer incentivos para a energia renovável participação
Vantagens & contras
Pro
- Não-poluentes
- Economia de Energia – Sem eletricidade necessária para passivo thermosiphoning
- rentável
- economia de Espaço – (ie. dentro de casa)
Con
- Tanque de exposição ao ambiente externo condição pode reduzir a eficiência, dependendo da localização geográfica
- Estética – Pode ser considerado visualmente desagradável
- Forte estrutura de suporte necessária (ex telhado)
- Não é adequado para climas extremamente frios
- Local – deve ser posicionado em uma área com adequada exposição solar (i.e. lado sul da área desejada)
Gravity-feed system
Gravity-feed systems utilize the same principals of passive thermosifoning as does the close-coupled system, however placement of the tank differs. Tanques são instalados horizontalmente em um telhado, que é muitas vezes localizado diretamente acima do coletor solar. Uma vez necessário, a água aquecida dentro do tanque de armazenamento toma o caminho de menor resistência e se move através da gravidade para o local desejado. Os sistemas de alimentação por gravidade exigem mais tubagem / canalização para distribuir a água aquecida, e este factor deve ser tido em consideração aquando da instalação ou aquisição de um sistema de termossifonamento.
Materiais
- A Energia Solar
- Coletor Solar
- Tubulação
- > Isolamento
- Água
- Tanque
- Forte telhado ou de outro sistema de apoio
Custo
- Gravidade-sistemas de alimentação são geralmente menos caro do passivo thermosiphoning aquecedores de água a
- pesquisa Atual (2007) sugere-se que o custo pode variar de us $400 para us $5,500 (Não incluindo o custo, se for o caso de instalação). Os preços podem variar devido ao tamanho do tanque, exposição solar e localização geográfica
- Muitos países, estados, e serviços de utilidade fornecer incentivos para a energia renovável participação
Vantagens & contras
Vantagens
- Não-poluentes
- Economia de Energia – Sem eletricidade necessária para passivo thermosiphoning
- rentável
- Espaço de economia (ie. dentro de casa)
- Estética – (Horizontal do tanque de colocação)
Contras
- Canalizações e tubagens adicionar custos adicionais para o sistema
- Estética – Pode ser considerado visualmente desagradável
- Forte estrutura de suporte necessária (ex telhado)
- Não é adequado para climas extremamente frios
- Local – deve ser posicionado em uma área com adequada exposição solar (i.é., do lado direito da área desejada)
Active
Também conhecido como: sistemas de bomba ou de divisão de sistemas de
Active sistemas de aquecimento solar de função na mesma base de thermosiphoning efeito, no entanto active sistemas utilizam uma fonte de energia diferente da energia solar para ajudar a conduzir o processo. Este sistema instala apenas o coletor solar no telhado, enquanto o tanque de armazenamento é instalado no chão ou em qualquer outro lugar abaixo. Estas unidades ativas de aquecimento de água requerem alguma forma externa de energia para bombear a água em todo o sistema. Utilizando energia adicional, estes sistemas ativos são menos eficientes em termos de custos do que os sistemas passivos.
Materiais
- Energia Solar
- Coletor Solar
- energia Elétrica
- bomba Elétrica
- tubulações Adicionais
- > Isolamento
- Água
- Tanque
Custo
- a pesquisa Atual sugere (2007) active termossifão aquecedores de água pode variar de us $1.200 a us $10.500. Os preços podem variar devido ao tamanho do tanque, interna requisitos de tubulação, exposição solar e localização geográfica
- Muitos países, estados, e serviços de utilidade fornecer incentivos para a energia renovável participação
Vantagens & contras
Pro
- Dinheiro da Poupança
- rentável
- Estética – tanque de Armazenamento não foi colocada no telhado
- emissões de gases de efeito de redução dos gases – Se adequadamente isolados, ele tem o potencial de poluir tão pouco como sistemas passivos.
Con
- Usa mais energia do que um sistema passivo
- Requer mais manutenção do que um sistema passivo
- perda de Calor durante a transferência a partir do coletor solar para o tanque de armazenamento abaixo de
- Polui alguns – do uso elétrico
- Local – deve ser posicionado em uma área com adequada exposição solar (ie. lado sul da área desejada)
intercâmbio de ar passivo
um exemplo de um método do sistema de aquecimento térmico solar passivo é a troca de calor de Termossifonte. É baseado no princípio da convecção natural, no qual o ar ou a água circula em um circuito fechado vertical sem usar uma bomba. O ar fresco no interior viaja através de um ventilador e é direcionado para uma abertura no fundo de um coletor solar. O ar contido dentro do coletor solar é então aquecido pelo sol através da radiação solar. O ar frio é denso e afundará, enquanto o ar quente é menos denso e subirá. À medida que o ar aquece dentro do coletor solar, torna-se menos denso do que o ar mais frio e sobe. O ar quente sobe de um ventilador na abertura superior do coletor solar, move-se para a área desejada (ou seja, no interior), e é substituído por ar mais frio. Este processo de troca de ar continuará até que a temperatura do ar interior atinja um equilíbrio com a temperatura exterior.
materiais
tenha em mente: quanto maior o coletor solar, melhor.
coletor Solar
Quadro
- 6 vertical 2-por-6-polegadas placas -aparadores
- 2-por-6, e um 2-por-8 placas topo de peitoril
- gal parafusos recomendados mas não é necessário para attachmant
Esmalte
- painéis de policarbonato ondulado
- 10 painéis – 26 de largura por 8 m de altura
- Pares de painéis sobrepostos mais de 1 por 1 na vertical de madeira tira – faz 4 metros de painéis de largura para cada bay
- ultravioleta-revestimento resistente a aplicar ao sol, voltado para o lado para estender a longevidade
Solar de absorção placa
- 2 camadas de metal preto janela de tela anexada toda a parte superior e inferior dos compartimentos de
Aberturas
- furos através da construção do tapume
Nota: – plástico de retalhos, vai evitar o refluxo de ar através superior de ventilação durante a noite
Custo
- pesquisa Atual (2007) sugere que o passivo, os trocadores de calor podem variam de r $55,00 $400. Os preços podem variar devido ao tamanho do coletor / s, isolamento da área a ser aquecida, exposição solar, e localização geográfica.
- Muitos países, estados, e serviços de utilidade fornecer incentivos para a energia renovável participação
Vantagens & contras
Pro
- Baixo custo
- poupança de Energia
- redução da Poluição
- Pode ser usado para resfriar eletrônicos
Con
- Aumento de manutenção – (ie. cobertura durante tempos de baixa radiação solar)
- a localização geográfica pode alterar a eficácia
- requer o fecho manual dos amortecedores de fundo à noite
- National Renewable Energy Laboratory (NREL) Dynamic Maps, GIS Data, and Analysis Tools – Solar Maps (2007) Available: http://www.nrel.gov/gis/solar.html
- Citarella, Joe. “Thermosyphons – uma melhor aproximação ao arrefecimento da CPU?”Overclockers. 5 de agosto de 2005. http://web.archive.org/web/20080421004505/http://www.overclockers.com:80/articles1246/
- Reysa, Gary. “Construir um aquecedor Solar simples” Mother Earth News. Janeiro 2006 http://www.motherearthnews.com/Alternative-Energy/2006-12-01/Build-a-Simple-Solar-Heater.aspx
- “Parte 2: um Tour de aplicações de Energias Renováveis.”http://web.archive.org/web/20060513045333/http://www.uneptie.org/pc/tourism/documents/energy/11-26.pdf
- Mirmov, N. I., Belyakova, I. G. ” Heat liberation during vapor condensation in a thermosiphon.”Journal of Engineering Physics 43 (3), pp. 970-974, 1982.
- Design and Performance of a Compact Thermosyphon. Aniruddha, P., Yogendra, J., Beitelmal,M, Patel, C., Wenger, T. Woodruff School of Mechanical Engineering. 2002. http://www.hpl.hp.com/research/papers/2002/thermosyphon.pdf