COLECTOARE SOLARE
Principalele tipuri de colectoare solare folosite în aplicaţiile obişnuite sunt colectoarele plane si cele cu tuburi vidate. Colectoarele plane s-au folosit pe scară largă datorită preţului mai scăzut. Colectoarele cu tuburi vidate - mai scumpe dar mai performante se utilizează de mai bine de douăzeci de ani. În ultima vreme preţurile au devenit accesibile datorită seriilor mari de fabricaţie şi a avansului tehnologic. Acestea din urmă se utilizează în special la aplicaţiile unde este necesară o temperatură mai ridicată sau la instalaţiile complexe, care generează atât apă caldă menajeră cât şi căldură pentru încălzirea locuinţelor.
La această oră, recomandarea tehnicienilor se îndreaptă tot mai mult înspre colectoarele cu tuburi vidate datorită eficienţei mult superioare a acestora.
Colectoare plane
Cunoscute sub numele de panouri solare, colectoarele plane sunt
formate dintr-un registru de capilare fabricate dintr-un metal termoconductor
(cupru, în general) cu aripioare din tablă tratata selectiv pentru creşterea
suprafeţei de captare. Tot acest ansamblu este aşezat într-o cutie plată,
bine izolată termic. Această cutie are un perete transparent, fabricat de
regula din sticlă cu transparenţă ridicată la radiaţia infraroşie. Suprafaţa
de captare este acoperită cu un strat selectiv care facilitează absorbţia radiaţiei solare şi limitează în acelaşi timp
reflexia acesteia.
La suprafeţe de captare echivalente eficienţa acestui tip de colectoare solare este mai redusă faţă de colectoarele solare cu tuburi vidate, însă şi preţul de cost este mai scăzut.
Există asemenea panouri solare în multiple variante constructive. Recent eficienţa lor a fost imbunătăţită într-o oarecare măsură prin utilizarea sticlei cu emisivitate redusă şi prin umplerea cutiei cu gaz inert.
Colectoare cu tuburi vidate
În cazul acestui tip de colectoare solare, tuburile vidate constituie elementul cheie al captării energiei solare. Acest sistem este larg utilizat în Germania, Canada, Marea Britanie şi China datorită performanţelor tehnice superioare.
Fiecare tub este format din două tuburi concentrice din sticlă borosilicat
(cu rezistenţă mecanică bună şi un grad de transparenţă ridicat), închise
la un capăt şi sudate între ele la celălalt. Spaţiul dintre cele două tuburi se
videază iar suprafaţa exterioară a tubului interior se acoperă cu un strat selectiv cu excelente proprietăţi de
absorbţie a radiaţiei solare (>96%) şi cu o emisivitate foarte redusă
(<4%). Căldura este transferată agentului termic sau direct, sau prin
intermediul unui tub termic. Vacuum-ul
dintre cele două tuburi formează un termos astfel încât exteriorul
tubului va fi rece deşi temperatura din interior poate ajunge la 160°C.
Această proprietate face instalaţia utilizabilă în climate reci şi în condiţii
de cer acoperit, colectoarele cu tuburi fiind mai eficiente decât colectoarele
solare clasice, plane.
Există şi alte tipuri de colectoare cu tuburi vidate. Dintre acestea amintim colectoarele cu tuburi vidate simple, cu suprafaţă de absorţie plană. Tuburile de acest tip au în interior un capilar din cupru cu aripioare din tablă tratată selectiv, iar capilarul poate fi un tub termic care transferă căldura absorbită la unul dintre capete, de unde este preluată de agentul termic. Acest tip de tuburi au inerţie termică mai redusă şi randament ceva mai bun. Cu toate acestea, costul lor ridicat a limitat uzul colectoarelor cu astfel de tuburi la scară largă.
Concluzii
Testele practice au demonstrat că performanţa colectoarelor solare cu tuburi
vidate pe durata unui an este cam de două ori mai ridicată comparativ cu
colectoarele plane, la aceeaşi suprafaţă de colectare. Chiar dacă un sistem
solar cu colectoare plane de suprafaţă dublă va produce aproximativ aceeaşi
cantitate de energie într-un an, cea mai mare parte din aceasta va fi obţinută
pe durata verii (în lunile mai - august). Întrucât energia produsă în exces faţă
de necesar este irosită, beneficiile instalării unui sistem cu colectoare solare
plane sunt limitate.
În primul grafic necesarul de apă caldă menajeră pe durata unui an este reprezentat de aria portocalie; cantitatea de apă caldă pe care o poate furniza în acest interval un colector solar cu tuburi vidate, respectiv un colector plan, având fiecare suprafaţa de 2 m2 este reprezentată de cele două curbe. Curba de culoare mov reprezintă performanţa colectorului solar cu tuburi vidate, iar curba roşie este aferentă coelctorului plan. Cel de-al doilea grafic reprezintă randamentul celor două tipuri de colectoare solare la diferite temperaturi. Valorile de temperatură sunt date ca şi diferenţă între temperatura fluidului din interiorul colectorului solar şi temperatura mediului ambiant (temperatura exterioară).