TIPOS DI COLLETTORI SOLARI

TIPOS DI COLLETTORI SOLARI

15 Aprile 2019 0 Di nestor

Nel mercato di oggi ci sono diversi tipi di collettori solari. In questo articolo analizzeremo ogni tipo.
I collettori solari sono una buona alternativa per avere acqua calda in casa e ridurre i costi della bolletta del gas.

Cos’è e come funziona un collettore solare?

TIPI DI COLLETTORI SOLARI

Le principali applicazioni dei collettori solari sono solitamente per la preparazione di acqua calda per scopi sanitari, il riscaldamento di piscine o per il riscaldamento

collettori solari  sono dispositivi che sono progettati per catturare l’  energia  generata dal sole e convertirla esso in energia termica. Sono suddivisi in due grandi gruppi, i collettori a bassa temperatura (utilizzati principalmente nei sistemi di riscaldamento domestico) e i collettori ad alta temperatura (che sono costituiti da specchi e utilizzati per produrre energia elettrica).

Un collettore solare è fondamentalmente una scatola piatta e si compone di tre parti principali, una copertura trasparente, tubi che trasportano un refrigerante e una piastra posteriore isolata.

Il collettore solare funziona secondo il principio dell’effetto serra; la radiazione solare incidente sulla superficie trasparente del collettore solare viene trasmessa attraverso questa superficie.

L’interno del collettore solare è generalmente evacuato, l’energia contenuta all’interno del collettore solare è fondamentalmente intrappolata e, quindi, riscalda il refrigerante contenuto nei tubi.

I tubi sono generalmente in rame e la piastra posteriore è dipinta di nero per aiutare ad assorbire la radiazione solare. Il collettore solare è solitamente isolato per evitare perdite di calore.

Come funziona un collettore solare?

Un collettore solare cattura l’energia termica del Sole e lo converte in una forma più facilmente utilizzabile dagli esseri umani. Ogni tipo di collettore solare funziona in modo diverso a seconda del design e dello scopo per cui sono stati creati.

 I collettori solari trasformano la radiazione solare in calore e trasferiscono il calore a un mezzo (acqua, fluido solare o aria). Quindi, il calore solare può essere utilizzato per riscaldare l’acqua, per eseguire copie di backup degli impianti di riscaldamento o per riscaldare le piscine.

Per cosa è un collettore solare?

Il raccoglitore prende l’energia che viene dal Sole. In generale, questa energia viene convertita in calore, che viene utilizzato per riscaldare l’acqua e distribuirla nelle case e nelle imprese.

Alcuni collezionisti prendono l’energia del Sole per trasformarla in elettricità. Questo può essere usato per accendere luci ed elettrodomestici,   inclusi alcuni collettori solari per illuminare strade e strade, allo scopo di renderli più sicuri.

Alcuni collettori sono progettati in modo tale da poter immagazzinare il calore prodotto durante il giorno e usarlo durante la notte, motivo per cui alcune persone trasformano le loro case in collettori per mantenerle a una temperatura calda a basso costo.

Altri sono realizzati in modo tale che  il collettore solare consente di focalizzare l’energia del Sole in un punto per creare temperature più elevate in un luogo specifico o per riscaldare i fluidi .

Quanta energia fornisce un collettore solare?

L’efficienza di un collettore solare è definita come il quoziente tra l’energia termica utilizzabile e l’energia solare ricevuta. Oltre alla perdita termica, c’è anche una perdita ottica.

Il fattore di conversione o efficienza ottica h0 indica la percentuale dei raggi solari che penetrano nella copertura trasparente del collettore (trasmissione) e la percentuale assorbita. Fondamentalmente, è il prodotto della velocità di trasmissione del tetto e del tasso di assorbimento dell’assorbitore.

La perdita di calore è indicata dal fattore di perdita termica o dal valore k. Questo è dato in watt per m2  di  superficie del collettore e la particolare differenza di temperatura (in ° C) tra l’assorbitore e l’ambiente circostante.

Maggiore è la differenza di temperatura, più calore viene perso. Al di sopra di una differenza di temperatura specifica, la quantità di perdita di calore è pari all’efficienza energetica del collettore, in modo tale che l’energia non venga fornita al sistema di circolazione solare. Un buon collezionista avrà un fattore di conversione alto e un valore k basso.

 

Tipo di collezionista Fattore di conversione Fattore di perdita termica (W / m  2  ° C) Temperatura. intervallo (° C)
assorbente nudo 0,82 – 0,97 10 – 30 fino a 40
piatto piano 0,66 – 0,83 2.9 – 5.3 20 – 80
piastra di vuoto 0,81 – 0,83 2.6 – 4.3 20 -120
tubo a vuoto 0,62 – 0,84 0,7 – 2,0 50 – 120
serbatoio di raccolta circa 0,55 intorno al 2,4 20 – 70
collettore di aria 0,75 – 0,90 8 – 30 20 – 50

 

Anche i costi specifici dei collezionisti sono importanti. I collettori di tubi a vuoto sono sostanzialmente più costosi (su una superficie del collettore di 511,29 – 1278,23 Euro / m²) rispetto ai collettori piani (da 153,34 a 613,55 Euro / m²) o addirittura assorbitori di plastica (da 25.60 a 102, 26 euro / m²).

Tuttavia, un buon collezionista non garantisce un buon sistema solare. Al contrario, tutti i componenti devono essere di alta qualità e capacità e resistenza simili.

 

Tipi di collettori solari

Esistono diversi tipi di collettori solari:

  • Collettori piani protetti : sono i più usati dal momento che il rapporto costo-produzione è il più redditizio e favorevole. In questo tipo di collettore, il raccoglitore si trova in una scatola rettangolare larga circa un metro e alta due. Il viso esposto al sole è coperto da un vetro molto sottile, mentre il resto delle facce è opaco e isolato termicamente.
  • Piatti collettori non protetti : sono una variante più economica del tipo precedente, in cui il vetro di protezione è omesso e la piastra è direttamente esposta all’ambiente esterno. Inoltre non hanno l’isolamento perimetrale. La loro efficienza è più limitata, quindi hanno bisogno di una superficie più ampia per ottenere le prestazioni desiderate.
  • Tubi sottovuoto : riducono la cattura superficiale in cambio di piccole perdite di calore. Il foglio di raccolta è inserito all’interno dei tubi, che assomigliano a un tradizionale tubo fluorescente ma con un colore scuro. I pannelli con questi tubi sono formati con diversi montati su una struttura a pettine. Questo sistema ha vantaggi come il suo isolamento è maggiore, il che lo rende la scelta migliore per climi molto freddi. La sua flessibilità rende il suo posizionamento migliore e più facile senza prestazioni notevoli.

Sistemi solari termici a tubi sottovuoto

TIPI DI COLLETTORI SOLARI

Il sistema solare termico a tubi sottovuoto è uno dei  tipi più popolari di collettori solari  in funzione. Un sistema solare evacuato è il mezzo più efficiente e comune per generare energia termica solare con un tasso di efficienza del 70 percento.

Ad esempio, se il collettore genera 3000 kilowattora di energia in un anno, nel sistema si impiegheranno 2100 kilowattora per riscaldare l’acqua. Il grado di efficienza è raggiunto grazie al modo in cui sono costruiti i sistemi di tubi a vuoto, il che significa che hanno un isolamento eccellente e sono praticamente inalterati dalla temperatura dell’aria.

 Il collettore stesso è costituito da file di tubi di vetro isolati contenenti tubi di rame nel suo nucleo. L’acqua viene riscaldata nel collettore e quindi inviata attraverso i tubi al serbatoio dell’acqua. Questo tipo di raccoglitore è il più efficiente, ma anche il più costoso. Ci sono due tipi principali di tubi che vengono utilizzati all’interno del collettore, che sono vetro-vetro e vetro-metallo. La versione in vetro di vetro utilizza due strati di vetro fuso a entrambe le estremità. I doppi tubi di vetro hanno un vuoto molto affidabile ma riducono la quantità di luce che raggiunge l’interno dell’assorbente.

 Il sistema a doppio vetro può inoltre presentare una maggiore corrosione dell’assorbente dovuta alla formazione di umidità o condensa nell’area non evacuata del tubo. Il secondo tipo di tubo è una combinazione di vetro e metallo. La combinazione di vetro e metallo consente a più luce di raggiungere l’assorbitore e riduce le possibilità di umidità che corrode l’assorbente.La forma cilindrica dei tubi a vuoto significa che possono raccogliere la luce solare durante il giorno e in qualsiasi momento dal anno. 

I collettori a tubi sottovuoto sono anche più facili da installare in quanto sono leggeri, compatti e possono essere trasportati individualmente sul tetto. Inoltre, i tubi possono essere sostituiti singolarmente in caso di guasto, evitando la necessità di sostituire l’intero collettore. Il sistema è un sistema efficiente e durevole con una capacità di vuoto all’interno dei tubi del collettore che ha dimostrato di durare più di vent’anni. Il rivestimento riflettente all’interno del tubo non si degraderà a meno che il vuoto non venga perso.

Sistemi solari termici piani

TIPI DI COLLETTORI SOLARI

Un altro  tipo di collettore solare  è un altro tipo comune di collettore solare che è stato utilizzato dal 1950. I componenti principali di un pannello piatto sono un assorbitore di colore scuro a piastra piatta con un coperchio isolato, un liquido di trasferimento di calore contenente antigelo per trasferire il calore dall’assorbitore al serbatoio dell’acqua e un supporto isolato.

La caratteristica piatta del pannello solare aumenta la superficie per l’assorbimento del calore. Il fluido termovettore viene fatto circolare attraverso tubi di rame o di silicio contenuti nella piastra di superficie piatta.

Alcuni pannelli sono fatti con un assorbente allagato che comporta l’avere due fogli di metallo e permettendo al liquido di fluire tra di loro. L’uso di un assorbitore allagato aumenta la superficie e fornisce un aumento marginale dell’efficienza.

Le piastre assorbenti stesse sono solitamente realizzate in rame o alluminio e sono verniciate con un rivestimento termico selettivo che assorbe e trattiene il calore molto meglio delle normali vernici.

In un’area che produce un livello medio di energia solare, la quantità di energia generata da un collettore solare a piastre piatte equivale a un pannello quadrato che genera un gallone di acqua calda al giorno.

Il design del pannello piatto utilizza diverse configurazioni di assorbente, mentre il design principale è la configurazione dell’arpa. Il design dell’arpa è generalmente utilizzato in sistemi a bassa pressione con termosifone o sistemi di pompaggio.

Altre configurazioni includono la serpentina che utilizza un assorbitore continuo a forma di S e viene utilizzata in sistemi di acqua calda compatti che non utilizzano il riscaldamento dell’ambiente. Esistono anche sistemi di assorbimento degli allagamenti e assorbitori di confine che utilizzano strati multipli di fogli assorbitori in cui viene quindi raccolto il calore nello strato limite dei fogli.

I collettori a piastre piatte in polimero rappresentano un’alternativa ai collettori a piastre metalliche. Le piastre di metallo sono più inclini al congelamento, mentre le piastre polimeriche stesse sono tolleranti al congelamento in modo che possano eliminare l’antigelo e utilizzare semplicemente l’acqua come fluido termovettore.

Qualsiasi antigelo che viene aggiunto al fluido termovettore riduce la sua capacità di trasporto del calore a un tasso marginale. Un vantaggio delle piastre in polimero è che possono essere collegate direttamente a un serbatoio dell’acqua esistente, eliminando la necessità di uno scambiatore di calore che aumenti l’efficienza.

Alcuni pannelli polimerici sono verniciati con vernice nera opaca invece di uno strato termico selettivo. Questo è fatto per evitare il surriscaldamento, sebbene il silicone ad alta temperatura sia ora comunemente usato per prevenire il surriscaldamento.

Questo design del pannello solare è, in generale, un po ‘meno compatto e meno efficiente rispetto a un sistema di tubi a vuoto, tuttavia questo si riflette in un prezzo più economico. Questa progettazione di energia solare può funzionare bene in tutti i climi e può avere un’aspettativa di vita di oltre 25 anni.

Pannelli termodinamici 

TIPI DI COLLETTORI SOLARI

 

I pannelli solari termodinamici  rappresentano un nuovo sviluppo nella tecnologia termosolare. Essi sono strettamente correlati alle pompe di calore della sorgente d’aria nel loro design, ma sono distribuiti sul tetto o sulle pareti come normali pannelli solari termici e non devono essere orientati verso sud.

Il concetto alla base della tecnologia solare termodinamica è che agisce come un congelatore inverso e si differenzia dall’energia solare termica convenzionale in quanto non utilizzano la radiazione solare per riscaldare i liquidi che trasferiscono il calore.

I pannelli hanno un refrigerante che li attraversa che assorbirà il calore. Il calore che passa attraverso il pannello si trasformerà in un gas.

Quindi il gas viene compresso, il che aumenta la sua temperatura e quindi passa ad una batteria di scambio termico che si trova all’interno di un cilindro di acqua calda. L’acqua riscaldata nel cilindro viene riscaldata a 55 gradi e può quindi essere utilizzata attorno alla proprietà. Il sistema ha un’immersione incorporata che occasionalmente aumenta la temperatura a 60 gradi per eliminare il rischio di legionella.

Un sistema termodinamico può produrre fino al 100% del fabbisogno di riscaldamento domestico. Un sistema che utilizza pannelli termodinamici può teoricamente generare energia durante tutto l’anno perché non dipende dall’avere condizioni climatiche ottimali per raggiungere il suo massimo potenziale di produzione.

Un pannello termodinamico può funzionare a temperature fino a -5 gradi Celsius anche se non ci sono ancora dati ufficiali sulle prestazioni per i sistemi operativi nel Regno Unito. I principali produttori di sistemi termodinamici sono in

Spagna e Portogallo e questi sistemi non erano inizialmente progettati per il Regno Unito. Altre società stanno sviluppando modelli più specifici del Regno Unito e li portano sul mercato. Come esempio di prestazioni, una famiglia di quattro persone avrebbe bisogno di utilizzare un pannello e un cilindro da 250 litri.

Inoltre, i pannelli termodinamici non sono attualmente approvati dal Microgeneration Certification Scheme, il che significa che non sono idonei per i pagamenti governativi di riscaldamento verde, come l’Incentivo di calore rinnovabile (RHI).

Tuttavia, questo cambierà sicuramente, e in futuro i pannelli termodinamici saranno idonei per la RHI. Il governo dice che al momento sta raccogliendo informazioni su standard e prestazioni.

Collettori d’aria termosolari

TIPI DI COLLETTORI SOLARI

 

 

 

I riscaldatori ad aria solare  sono principalmente utilizzati per il riscaldamento degli ambienti e possono essere smaltati e non smaltati. Sono tra le tecnologie solari termiche  più efficienti ed economiche  disponibili e sono utilizzate principalmente nel settore commerciale.

Il foglio superiore di un sistema vetrato ha uno strato superiore trasparente e un telaio isolante e un pannello posteriore per prevenire la dispersione di calore nell’aria circostante. Un sistema non vetrato utilizza una piastra assorbente attraverso la quale passa l’aria mentre prende il calore dall’assorbitore.

Collettori solari termici

Una  ciotola solare termica  è simile a un piatto parabolico, ma ha uno specchio fisso invece di uno specchio di tracciamento che usa un piatto parabolico. Uno specchio di tracciamento è progettato per tracciare il movimento del sole, che è molto costoso su larga scala. Uno specchio sferico o a coppa evita il problema di localizzare il sole per mettere a fuoco la luce in un punto.

Uno specchio fisso è in svantaggio rispetto alla produzione di energia in quanto non è in grado di tracciare il sole per focalizzare la luce solare, tuttavia, una nave fissa salverà l’energia associata al dover spostare uno specchio gigante per tracciare il sole. Forse sei interessato a leggere di più su: