Panourile solare, solutia care poate produce apa calda menajera gratis

 

 

Panourile solare termice (cunoscute si sub denumirile de captatoare solare si colectoare solare). Deoarece aproape intreg spectrul radiatiei solare este utilizat pentru producerea de energie termica, randamentul acestor panouri este mult mai ridicat. Cam 60-70%, raportat la energia razelor solare incidente (200-1000 W/mp in Europa) si functie de latitudine, anotimp si vreme.

 

 

Ideea utilizarii efectului termic al radiatiei solare este veche. Inca din antichitate, matematicianul si fizicianul Arhimede a contribuit la apararea Siracuzei incendiind flota romana, prin procedeul concentrarii razelor solare asupra navelor cu ajutorul unui sistem ingenios de oglinzi. In secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Benedict de Saussure a construit precursorul panoului solar de azi, o cutie simpla din lemn, cu interiorul vopsit in negru si acoperita cu sticla. Cu acest prim panou solar s-a atins o temperatura de 87 grade Celsius. La mijlocul secolului al XIX-lea inginerul Augustin Mouchot din “tara cocosului galic” a perfectionat “panoul solar din lemn” inventat de Saussure, marindu-i suprafata la 20 mp si adaugandu-i oglinzi concave, iar in anul 1878 la Expozitia universala de la Paris a expus o “masina cu aburi actionata de energie solara” si a prezentat un “receptor solar” pentru generarea de electricitate.

 

 

Din punct de vedere functional, componenta principala a panoului solar este elementul absorbant (absorber) care transforma energia razelor solare in energie termica si o cedeaza unui agent termic (apa, antigel). Cu ajutorul acestui absorbant, energia este preluata de la panou si fie este stocata, fie este utilizata direct (de exemplu, sub forma de apa calda menajera).
Pentru a reduce pierderile inevitabile, este nevoie de o separare termica a elementului absorbant de mediul inconjurator. In functie de tehnica utilizata in acest scop deosebim: panouri ce utilizeaza materiale izolatoare obisnuite; panouri in care izolarea termica se realizeaza cu ajutorul vidului, dar au o tehnologie de fabricatie costisitoare; panouri ce se bazeaza pe tehnici simple folosite la incalzirea bazinelor de inot.

 

 

 

In principiu, un panou solar plat are o carcasa metalica de forma dreptunghiulara in care se afla montate celelalte elemente. Printr-un geam de sticla, razele solare cad pe o suprafata care absoarbe aproape intregul domeniu spectral al acestora. Energia calorica rezultata nu se pierde, panoul fiind izolat termic in toate partile. Caldura de convectie spre exterior este limitata de unul sau mai multe geamuri. La panourile cu vacuum, aceasta este retinuta in interiorul panoului, echilibrul termic conducand la o temperatura mai inalta decat in situatia fara geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de sera. La panourile solare moderne se utilizeaza sticla speciala, cu un continut cat mic posibil de fier si cu rezistenta marita la grindina si incarcare cu zapada. Elementul absorbant, mai ales la panourile cu vid, poate prezenta o selectivitate fata de lungimea de unda, astfel incat, pe de o parte, sa absoarba o gama cat mai larga de radiatie solara si, pe de alta parte, sa aiba o emisie cat mai redusa in domeniul de infrarosu apropiat, pentru a diminua emisia de caldura. In regiunile cu pericol de inghet mai mare, se apeleaza totusi, de regula, la circuite separate. Circuitul primar, cel al panoului contine un lichid rezistent la inghet (antigel). Din circuitul primar caldura este transferata prin intermediul unui schimbator de caldura a apei din circuitul secundar, cel al utilizatorului.

 

 

 

Panourile cu tuburi vidate se compun din tuburi paralele in spatele carora se afla reflectoare pentru concentrarea radiatiei solare. Tuburile vidate se compun din doua sticle concentrice intre care este vid. Tubul din interior este inconjurat de o suprafata absorbanta de care este atasat un tub de cupru prin care circula un agent termic. Vidul dintre tuburi reduce la minimum pierderile de caldura prin convectie si conductie, permitand obtinerea de performante superioare (randament si temperatura mai mari). Datorita temperaturilor mai mari instalatia de incalzire poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului supraincalzirii. Tehnologia utilizata la fabricarea acestor panouri solare termice este asemanatoare celei de la centralele termice cu jgheaburi parabolice.

 

 

Elementul absorbant trebuie sa capteze cat mai bine radiatia solara, atat cea directa cat si cea difuza si sa o transforme in caldura. Pentru a reduce la minimum pierderile de energie se acopera partea absorbanta cu un strat foarte selectiv. Una din primele acoperiri a fost cu crom. Actualmente cel mai extins procedeu este cel de depunere in atmosfera de gaz inert a unui strat de titan de culoare albastra (procedeul PDV).

 

 

Stratul are un coeficient de absorbtie mai mic, prezinta o emisie mai slaba si ca atare un randament mai mare. Pe langa materialul de acoperire utilizat, marii producatorii se disting si prin forma de realizare a partii absorbante. Frecvente sunt solutiile ce utilizeaza o placa metalica ce acopera suprafata interioara a panoului. In acest caz conducta e sudata in forma de harfa sau serpentina pe spatele placii. Pe langa aceasta exista constructii pe baza de benzi de circa 10-15 cm latime pe reversul carora se afla cate o conducta colectoare. O a treia forma este asemanatoare unei perne, pe spatele placii absorbante, fiind sudata la a doua placa - formata prin stantare. Agentul termic circula printre cele doua placi.

 

 

Panoul solar termic este componenta principala a unei instalatii termice solare si pana in anul 2002 a fost utilizata in deosebi pentru prepararea apei calde, iar recent isi gaseste aplicare si in furnizarea energiei necesare incalzirii cladirilor. La montarea corespunzatoare a panourilor si a rezervorului in Europa Centrala se poate asigura apa necesara pentru spalat si baie pe circa o jumatate de an (sezonul de vara). Producatorii livreaza panourile solare termice cu o durata de viata de 20 de ani. Pentru a dispune de apa calda suficienta si in zilele ploioase, panourilor solare li se ataseaza un rezervor special de apa calda cu schimbator de caldura, care in functie de numarul de membri de familie poate avea o capacitate de 300-1500 l. Pentru cerinte de ordin economic si ecologic este rational sa se apeleze la un sistem hibrid care combina panourile solare termice cu sistemele clasice de incalzire (centrale termice).
 
Sursa: Tehnica Instalatiilor