Instalații de Producere de Apă Caldă cu Panouri Solare

Instalaţii de producere de apă caldă cu panouri solare

1.Istoric

Ideea utilizării efectului termic al radiaţiei solare este veche. Încă din antichitate Arhimede a incendiat flota romană concentrînd razele solare cu ajutorul oglinzilor.În secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Bénédict de Saussure a construit precursorul colectorului solar de azi, o cutie simplă de lemn, cu interiorul vopsit în negru si acoperită cu sticlă. Cu acest prim colector solar s-a atins o temperatura de 87 °C.La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat colectorul lui Saussure adaugîndu-i oglinzi concave, iar în anul 1878 la expoziţia mondială din Paris a expus o mașină cu abur acţionată cu energie solara şi a făcut propunere utilizării acesteia pentru generarea de electricitate.

Colector solar cu rezervor, utilizat pentru prepararea apei calde menajere.

Spre deosebire de panourile solare fotovoltaice, un colector solar, (captator solar, panou solar termic) este o instalaţie ce captează energia solară continută în razele solare şi o transformă în energie termică. Deoarece aproape întreg spectrul radiţtiei solare este utilizat pentru producerea de energie termică, randamentul acestor colectoare este ridicat fiind în jur de 60 % - 75 % raportat la energia razelor solare incidente (200 - 1000 W/m² în Europa, în funcţie de latitudine, anotimp și vreme.

1.1 Principiu de funcționare

Din punct de vedere funcțional, componenta principală a colectorului solar este elementul absorbant care transformă energia razelor solare în energie termică şi o cedează unui agent termic (apă, antigel). Cu ajutorul acestui agent termic, energia este preluată de la colector şi este fie stocată, fie utilizată direct (ex. apă caldă de consum). Pentru a reduce pierderile termice inevitabile, este nevoie de o izolare termică a elementului absorbant de mediul înconjurător. În funcţie de tehnica utilizată în acest scop se deosebesc:

- colectoare ce utilizează materiale izolatoare obişnuite;

- colectoare în care izolarea termica se realizează cu ajutorul vidului dar au o tehnologie de fabricaţie costisitoare;

- colectoare ce se bazează pe tehnici simple şi care se utilizează la încălzirea bazinelor de înot.

1.2 Mod de construcție

1.3 Colectoare plate

În principiu, un colector solar(Fig. 1) are o carcasă metalică de formă dreptunghiulară în care se află montate celelalte elemente. Printr-un geam de sticla, razele solare cad pe o suprafaţă care absoarbe aproape întregul domeniu spectral al acestora. Energia calorică rezultată nu se pierde, colectorul fiind izolat termic în toate părtile. Căldura de convectie spre exterior este limitată de unul sau mai multe geamuri. La colectoarele cu vacuum, aceasta este aproape în întregime eliminată. Căldura de radiaţie, datorată temperaturii proprii, este de asemenea împiedicată de geamul de sticla care este opac pentru lungimile de undă mai mari. Această căldura este retinută în interiorul colectorului, echilibrul termic conducînd la o temperatură mai înaltă decît în situaţia făăa geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de seră. La colectoarele solare moderne se utilizează sticlă specială, cu un continut căt mai mic posibil de fier şi cu o rezistentă marită la grindină si încărcare cu zăpadă.

Elementul absorbant, mai ales la colectoarele cu vid, poate prezenta o selectivitate fată de lungimea de undă, astfel încât, pe de o parte, să absoarbă o gamă cît mai largă de radiaţie solară şi, pe de altă parte, să aibă o emisie căt mai redusă in domeniul de infrarosu apropiat, pentru a reduce emisia de caldură.