Colectorul termal transforma energia radiatiei electromagnetice solare in energie termica. Transformarea energiei radiatiei solare in caldura se numeste conversie termosolara. Dispozitivul care transforma energia solara in alte forme de energie se numeste colector solar sau panou solar. Daca colectorul transforma energia solara in caldura, el este un colector termal. Colectorul termal este plan daca primeste radiatia solara printr-o suprafata plana, transparenta.
In colectorul termal, caldura este preluata fie de un corp solid sau fluid in repaus fie de un fluid in curgere.
Colectorul care incalzeste un corp in repaus functioneaza in regimul pasiv. Corpul incalzit se numeste masa termica de stocaj.
Colectorul care furnizeaza caldura unui fluid in curgere functioneaza in regimul dinamic. Fluidul in curgere care primeste caldura si o transporta spre alta veriga a lantului energetic se numeste agent termopurtator sau calopurtator sau agent de lucru.
Partile componente ale unui colector in regimul pasiv sunt prezentate pe fig.1:
- o cutie cu peretii laterali si posterior rezistenti-1, si izolati cu polistiren sau cu vata minerala-2,
- o placa de sticla la partea anterioara a cutiei - 3,
- corpul de incalzit - 4,
- o placa metalica vopsita in negru -5, care este asezata intre placa de sticla si corpul de incalzit; distantele intre placa neagra si placa de sticla respectiv intre placa neagra si corpul de incalzit sunt de aprox. 4 - 7 cm,
- un suport rezistent -6, care sustine cutia izolata cu elementele mentionate anterior,
- 7 - raze solare.
Radiatia solara strabate prin placa de sticla si ajunge pe placa metalica neagra. Placa neagra absoarbe radiatia solara si transforma energia acesteia in energie termica care se acumuleaza in placa ca energie interna. Cresterea energiei interne a placii determina cresterea temperaturii acesteia. Variatia energiei interne a placii exprima cantitatea de caldura primita de placa sau mai simplu, dar incorect, caldura acumulata de placa. Placa metalica incalzita reemite radiatie termica care insa nu produce senzatie vizuala. Placa de sticla are proprietatea ca este transparenta pentru radiatia solara si este opaca pentru radiatia emisa de placa neagra. Astfel, in spatiul delimitat de placa de sticla si placa neagra temperatura este in crestere. Acesta efectul de sera. Placa metalica si stratul de vopsea neagra depus pe acesta formeaza absorberul.
Deoarece, radiatia solara poate sa patrunda in spatiul delimitat de placa de sticla, placa absorbanta si peretii cutiei iar radiatia reemisa de corpul negru nu poate sa strabata prin placa transparenta acest spatiu se numeste capcana solara.
Cresterea temperaturii nu este nelimitata deoarece odata cu cresterea temperaturii cresc pierderile de caldura de la corpul negru, prin peretii izolati ai cutiei si prin placa de sticla, spre mediul ambiant.
Cand pierderile de caldura ale colectorului intr-o secunda ajung sa fie egale cu energia pe care corpul negru o primeste de la soare intr-o secunda, colectorul este in regim de echilibru energetic. Temperatura la care se atinge starea de echilibru energetic este temperatura de echilibru. Temperatura de echilibru poate sa ajunga pana la 90 oC.
Temperatura la un moment dat a corpului incalzit este cu atat mai mare cu cat suprafata de colectare este mai mare, masa corpului mai mica si pierderile termice prin peretii laterali si prin placa de sticla mai mici.
La colectorul termal in regim dinamic (fig.2), sub placa metalica neagra se afla un tub prin care curge un fluid (apa, aer, ulei mineral). Agentul intra in colector la temperatura de intrare Ti si incalzindu-se iese la temperatura de iesire Te. Elementele de pe gig.2 sunt: cutie -1, polistiren-2, vata minerala-3, 4-tub, 5-absorber, 6-placa de sticla, 7-raze solare,8- fluid in curgere.
Cantitatea de fluid care strabate prin sectiunea normala a tubului intr-o secunda este debitul fluidului.
Temperatura de iesire a fluidului creste odata cu cresterea suprafetei de captare, cu scaderea debitului si cu scaderea pierderilor termice prin peretii laterali si prin placa transparenta.
Conducta prin care curge agentul de lucru se amenajeaza fie sub forma de serpentina, fig.3-(a), fie sub forma de registru, fig. 3 - (b).
B.CONSTRUIREA UNUI COLECTOR SOLAR PLAN CU APA IN REGIM PASIV.
Colectorul solar plan cu apa in regimul pasiv sau cu acumulare de apa calda se poate construi foarte usor si cu pret foarte mic, fig.4 .
O cutie rezistenta - 1 cu dimensiunile 35,30 20 cm se captuseste cu polistiren -2 cu grosimea de 5 cm. Apoi, se ia o cutie metalica - 3 cu dimensiunile 25, 20, 10 cm in care se practica trei gauri pentru 2 robineti cu stuturi mai lungi de 10 cm si pentru preaplin. Robinetii sunt pentru umplere manuala si golire -4, aerisire -5. LA cea de-a treia gaura se racordeaza preaplinul - 6 care compenseaza dilatarea apei prin incalzire. Cutia metalica se aseaza in prima cutie. La partea superioara a cutiei mari se monteaza o placa de sticla securizata - 7 cu grosimea de 4 mm. Ansamblul se fixeaza bine, in lagare, pe un trepied rezistent - 8 si se orienteaza spre sud iar anvelopa se inclina la 45 grade. Unghiul se citeste pe goniometru care este alcatuit din cadranul gradat - 9 si firul cu plumb - 10.Cu o palnie, se umple cutia mica cu apa. Golirea si umplerea rezervorului-3 se fac cu robinetul-4 pe la
partea inferioara a rezervorului. Pentru umplere se foloseste un furtun elastic si palnia respectand principiul vaselor comunicante. La umplere si golire, robinetii 4 si 5 vor fi manevrati in mod adecvat. Captatorul se expune intr-un loc insorit si spre ora 15 veti avea 5 kg de apa calda la aprox. 60 grade Celsius.
C. INSTALATIE SOLARA CU APA.
Pentru transformarea energiei solare in energie termica si, apoi, utilizarea acesteia in activitatile industriale si menajere este necesar sa se produca o succesiune de fenomene fizice:
- transformarea energiei solare in caldura de catre captatorii termali,
- preluarea caldurii de catre agentul de lucru,
- transportul caldurii prin conducte izolate,
- acumularea si stocarea caldurii in acumulatoare termice,
- furnizarea caldurii la utilizator cu sisteme de distributie.
Ansamblul dispozitivelor si conductelor interconectate in asa fel incat sa se asigure conversia termosolara, acumularea
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
