Calculul unui Panou Solar

Durata de viata a astrului solar este de 5 miliarde de ani, ceea ce inseamna ca , la scara noastra a timpului, el reprezinta o energie inepuizabila si deci regenerabila.

Energia total captata de scoarta terestra este de 720*106 TWh pe an, corespunzatoare unei medii de 200W/m2.Acesta valoare inseamna ca o locuinta de marime medie are un acoperis mai mult decat suficient pentru a produce energie electrica necesara.In fapt, energia primita zilnic de Pamant de la Soare, reprezinta necesarul de energie al intregii populatii ai Terrei pentru 27 de ani!Dar disponibilitatea acestei energii depinde de ciclu zi noapte, de latitudinea locului unde este captata, de anotimpuri si de patura noroasa.Dupa unele clasificari, energia solara este clasificata sursa primara pentru energiile regenerabile de natura:

• solara termica si fotoelectrica

• eoliana

• hidro de natura marina(valuri mare)

• termo oceanica

• biomasa

Tituri de sisteme

Sisteme de incalzire solara se impart dupa doua criterii:

- In functie de modul de circulare a agentului termic:

- sisteme pasive

- sisteme active

- In functie de modul de transfer al caldurii:

- cu transfer direct de caldura

- cu transfer indirect de caldura

Sistemele solare pasive sunt denumite astfel pentru ca nu necesita pompe de recirculare sau alte mecanisme cu parti in miscare si nu au nevoie de energie electrica pentru a functiona. Instalati solare pasive :

- sisteme termosifonare

- colectoarele integrale cu stocare.

Sistemele solare active folosesc pompe electrice de recirculare si electrovalve pentru a controla fluxul de agent termic.Acest lucru ofera flexibilitate sporita fata de sistemele pasive pentru ca rezervorul de apa calda nu trebuie sa fie situau deasupra colectorului solar. In plus, acest tip de instalatii sunt proiectate pentru a functiona pe toata durata anului, fara pericol de inghet.

- instalatiile solare cu sau fara scurgere,

- cu bucla inchisa sau deschisa sunt sisteme active.

In functie de modul in care apa menajera este incalzita, sistemele solare pot fi cu transfer direct sau indirect de caldura:

- direct in colector, la sisteme in circuit deschis

- indirect, prin intermediul unui schimbator de caldura, in cazul sistemele cu circuit inchis.

Sisteme solare cu transfer direct de caldura nu pot fi folosite in aplicatii in care apa de incalzit nu este de buna calitate( apa dura sau acida) din cauza pericolului de colmatare sau coroziunea instalatiei.

Sisteme pasive directe cu termosifonare

Principiul de functionare al instalatiilor solare cu termosifonare se bazeaza pe fenomenul de convectie naturala a apei. Rezervorul de acumulare este montat deasupra colectorului solar tocmai din acest motiv. Apa din panoul solar se incalzeste de la soare si se ridica in rezervor , fiind inlocuita de un volum echivalent de apa rece. Pe perioadele insorite, acest ciclu se reia pana cand sistemul se satureaza, respective, in cazul instaltiilor nepresurizate temperature apei atinge valori de 95-97ºC.

Noaptea, sau pe perioadele cu cer acoperit, cand radiatie solara nu mai ajunge la colector, apa din interiorul acestuia nu mai este incalzita, iar convectia naturala nu mai are loc. Totusi, chiar si in caste conditii, sisteme pasive cu termosifonare pastreaza caracteristicile operationale ale instaltiilor active, dar fara a avea nevoie de pompe de recirculare si echipamente de automatizare.

Apa deja incalzita este pastrata in rezervorul de deasupra colectorului, care trebuie sa fie foarte bine izolat.Din acest motiv, un astfel de sistem pierde mai putina caldura peste noapte comparativ cu un colector solar intergral cu stocare.

Principalul dezavantaj al sistemelor cu termosifonare care folesesc colectoare plane este pericolul de inghet. In cazul colectoarelor cu tuburi vidate, riscul de de inghet este mult mai redus din cauza gradului de izolare mult mai bun la nivelul colectorului. Exista si sisteme indirecte cu termosifonare care incearca sa resolve problema inghetului folosind un circuit primar cu antigel si un schimbator de caldura, insa randamentul lor este mai scazut decat cel al colectoarelor cu tuburi vidate si transfer direct de caldura.

Cele mai multe instaltii cu termosifonare sunt nepresurizate, ceea ce constituie un alt dezavantaj. Pentru ca apa la iesirea din rezervor sa aiba presiune aceptabila, colectorul trebuie montat la inaltime.In caz contrar, persiune trebuie produsa prin alte mijloace.

Avantaje acestui tip de sistem sunt:

- constructie simpla sau pasiva,

- cost redus

- pierderi scazute pe durata noptii

- nu necesita pompe,echipamente de automatizare ,alimentare cu energie electrica

Dezavatajele principale sunt:

- greutate ridicata

- estetica este redusa

- instalatiile nepresurizate necesita o dispunere a componentelor sistemului care sa asigure cadere naturala

- risc de inghet.

Sisteme pasive indirecte

Exista mai multe tipuri de sisteme solare pasive indirecte.Toate folosesc elemente intermediare (usual un schimbator de caldura sau tuburi termice) pentru transferul caldurii de la colectorul solar la apa de incalzit.Acest element intermediary a fost introdus pentru a elimina anumite neajunsuri ale instalatiilor pasive cu termosifonare.

Principalele tipuri constructive sunt cele cu tuburi vidate super conductoare si cele cu circuit intermediar cu antigel.

Primul tip beneficiaza de toate avantajele colectoarelor solare cu tuburi vidate obisnuite,avand in plus avantajul functionarii sub presiune. Modul de functionare a tuburilor vidate super conductoare se bazeaza pe principiul tubului termic. Fiind pasive acest tip de colectoare solare au un rezervor integrat prevazut cu mai multe teci in care se introduce capetele tuburilor termice. Caldura de la tuburile vidate este transmisa prin intermediul tuburilor termice si acestor teci la apa din rezervorul integrat , incalzand-o. Datorita faptului ca nu exista apa in interiorul tuburilor vidate super conductoare, deteriorarea unui tub nu scoate instalatia din functiune si ii diminueaza puterea.