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Il pannello solare: come è fatto e come funziona il solare temico | Climart Civitanova Marche

Informazioni tecniche

Il pannello solare: come è fatto e come funziona

Il collettore solare (o pannello solare termico) è costituito da un radiatore/assorbitore – solitamente costituito da un metallo altamente conduttivo come il rame – che è in grado di assorbire il calore dei raggi solari e trasferirlo al serbatoio dell’acqua.

Il principio< Il funzionamento di un modulo solare termico può essere fatto con quello di una serra può essere confrontato. Solo una piccola parte della superficie del vetro viene riflessa dai raggi solari in entrata, il resto penetra nel vetro e viene assorbito da una lastra nera a punte. Quest'ultimo, quando riscaldato, restituisce energia sotto forma di radiazione infrarossa rispetto alla quale il vetro si comporta come se fosse opaco, trattenendolo così all'interno (effetto serra). In questo modo la temperatura del fluido vettore primario tende ad aumentare. Da questo momento il liquido nella serpentina si sposta verso la vasca secondo tre diversi tipi di circolazione: naturale, forzata o drenata.

Okuma: Come è fatto un pannello solare

L’irraggiamento solare dipende dalla nuvolosità e dall’orientamento del pannello rispetto al sole e un pannello riceve più energia solare quando è direttamente allineato con il sole. Il pannello fisso offre la migliore resa quando è esposto a sud e si inclina di 10 gradi in meno rispetto alla latitudine del sito quando deve produrre acqua calda, 10 gradi in più quando ne ha bisogno per il riscaldamento. L’Italia è un Paese con una buona radiazione solare, mediamente pari a 5-6 kWh/mq/giorno. Le condizioni di insolazione italiana sono molto favorevoli, anche se molto variabili lungo la penisola. A tale scopo è possibile effettuare una valutazione mediante misurazioni dirette con strumenti adeguati o utilizzare mappe isoradiative esistenti come l’Atlante europeo della radiazione solare.

Tipi di collettore

Il la qualità del collettore dipende dall’efficienza, i. H. la capacità di convertire l’energia solare in energia termica. Tecnicamente l’efficienza di un collettore solare è definita come il rapporto tra l’energia assorbita dal fluido termovettore (densità di energia) e l’energia incidente sulla sua superficie (densità di energia solare). P>

Per quanto riguarda le diverse tipologie di pannelli e la loro efficienza, possiamo riassumere come segue:

Tipo di pannelli

Prezzo ed efficienza

Termini di utilizzo

Avviso

Scoperta

Bassi

Temperatura ambiente di almeno 20°C

Riscaldamento di piscine esterne, acqua calda per docce, stabilimenti balneari, campeggi, ecc.

Vetrata

Media

Da marzo a ottobre

Acqua calda sanitaria

Confezionata sottovuoto

Alta

Qualsiasi

Acqua calda sanitaria e preriscaldata per il riscaldamento invernale

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1) Collettore Piano in vetro Il pannello solare più utilizzato è quello vetrato, che è così composto:

Il pannello solare: come diventa made e come funziona il solare termico | Climart Civitanova Marche * Una lastra di vetro trasparente che viene posta sopra l’assorbitore e permette il passaggio della luce solare. Il vetro può resistere alla grandine (solitamente sono testati con grandine di 25 mm di diametro) p>

* All’interno è presente un assorbitore di luce solare, costituito da una piastra simile a un radiatore (può essere di acciaio o di rame), all’interno della quale è inserito un fascio tubiero in cui il dal circuito primario scorre liquido da riscaldare.Questo liquido è solitamente acqua con antigelo per resistere al freddo invernale senza gelare.

L’assorbitore, quando riscaldato, emette energia sotto forma di radiazione infrarossa: ma il vetro , ne Il pannello solare: come è fatto e come funziona l'argomento Solare | Climart Civitanova Marche confronta queste radiazioni, attenua lo scattering verso l’esterno perché opaco (effetto serra).

* Nella parte sottostante del pannello Thermo è inserito un isolante (realizzato in fibra di vetro o poliuretano espanso privo di CFC) che riduce la dispersione termica.

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Il pannello è chiuso sul retro da un corpo, spesso in lamiera.

* Telaio termoisolato

L’insieme (vetro, assorbitore e fascio tubiero, isolante termico e scocca posteriore) è tenuto insieme da un telaio che lega le parti tra loro e conferisce solidità e stabilità al pannello .

Collettore non smaltato selettivamente:

A differenza del selettivo, l’assorbitore è semplicemente verniciato di nero. I collettori di prima generazione sono costituiti da una camera coibentata ricavata tra un vetro temperato esposto direttamente al sole e una scocca posteriore coibentata. All’interno del pannello solare è presente un assorbitore di metallo annerito per aumentarne l’efficienza.

Questa tipologia di pannello solare rappresenta la soluzione più economica e diffusa per le case estive o per le zone centro-meridionali che godono di molto soleggiamento.

Pannelli solari in vetro con selettive lastra

L’assorbitore subisce un trattamento elettrochimico sottovuoto o pigmentazione per ottenere una superficie con alto coefficiente di assorbimento e basso coefficiente di riflessione fino ad una temperatura di 140°C.

Il trattamento elettrochimico consiste generalmente in una deposizione di cromo nero su nichel, effettuata sotto vuoto da vapori di ossido di titanio, utilizzato per la pigmentazione di vernici metalliche. Ridurre la riflessione della radiazione incidente permette di ridurre le dispersioni di calore associate, pertanto questi pannelli hanno un’efficienza maggiore rispetto ai pannelli tradizionali e sono circa il 10% più costosi degli altri pannelli che possono funzionare meglio nei periodi più freddi e meno soleggiati. Per questo possono essere utilizzati anche in integrazione con l’impianto di riscaldamento.

2) I pannelli nudi (non smaltati)

Non hai il cassonetto di copertura, coibentazione e contenimento. Realizzate in materiale plastico (polipropilene, neoprene, PVC), di colore nero per favorire l’assorbimento del calore, sono composte da un fascio di tubi in cui scorre l’acqua, dove viene riscaldata direttamente dai raggi solari prima di essere utilizzata a temperatura ambiente di almeno 20 °C (al di sotto del bilancio tra energia immagazzinata ed energia rilasciata è sfavorevole) e la temperatura massima dell’acqua non è superiore a 40 °C.

Per semplicità, la costruzione dovrebbe avere un prezzo inferiore rispetto agli altri collettori, ma l’efficienza è inferiore, motivo per cui è consigliato per un uso prettamente estivo in piscine, hotel, stabilimenti balneari.

3) Tubi sottovuoto

Il solare pannello: come è fatto e come funziona il tema solare | Climart Civitanova Marche Sono costituiti da una linea d tubi sottovuoto in vetro, ciascuno contenente un assorbitore (generalmente una lastra di rame) che assorbe l’energia solare e la trasferisce a un liquido che trasporta calore. Grazie alle proprietà isolanti del vuoto, le perdite di calore per dissipazione attraverso l’assorbitore sono molto basse e si possono raggiungere temperature di circa 100 °C al di sopra della temperatura ambiente.

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Il i pannelli sottovuoto sono più complessi e più costosi da produrre rispetto ai pannelli piani e meno resistenti di questi ultimi, ma allo stesso tempo hanno un’elevata efficienza grazie alla bassa distribuzione dell’energia ottenuta utilizzando i canali del vuoto. Questa tecnologia è particolarmente adatta per l’uso in luoghi con bassa radiazione solare o per applicazioni in cui sono richieste temperature elevate (ad es. riscaldamento degli ambienti). Gelo).

4) Pannelli solari a concentrazione

 Il pannello solare: come è fatto e come funziona l'impianto solare termico | Climart Civitanova Marche Sono collettori concavi progettati per ottimizzare la concentrazione di energia solare in un ambiente ben definito (fuoco). Sono efficaci solo alla luce diretta del sole poiché devono seguire il movimento del sole.

Questa tipologia di collettori, che possono raggiungere temperature elevate (400-600°), sono utilizzati per generatori solari o centrali solari elettriche

Sistemi con collettori solari a concentrazione, detti “termodinamici impianti solari”. impianti solari termici non puri e comunque realizzabili in grandi impianti e poco adatti a contesti civili ed industriali medio piccoli.

5) Pannelli solari vetrati ad aria calda

I collettori d’aria sono generalmente collettori solari termici vetrati che consentono all’aria di circolare al loro interno anziché all’acqua. Qui, al posto dei tubi che consentono la circolazione del liquido vettore, circola aria tra il vetro e l’assorbitore e tra il assorbitore e la parte inferiore del pannello.L’aria calda cede poi il suo calore all’acqua sanitaria, producendo quantità di acqua calda direttamente proporzionali alla superficie del pannello.

Questi pannelli sono progettati per mantenere l’aria nel pannello solare il più a lungo possibile, perché scambia calore peggio dell’acqua Eventualmente serbatoio integrato, particolarmente adatto per ambienti con clima molto rigido Una particolare tipologia di pannelli solari ad aria sono i pannelli di rivestimento utilizzati per il normale rivestimento delle pareti esterne degli edifici civili e industriali: non sono vetrate, ma sono costituite da un caseo metallico esterno Superficie che funge da scambiatore e riscalda l’aria che passa attraverso il pannello, che può essere immessa negli ambienti con un apposito sistema di aspirazione.

6) Pannelli con serbatoio integrato

Il pannello solare: come è fatto e come funziona Tema Solare | Climart Civitanova Marche Nei pannelli con bollitore integrato, l’assorbitore e il bollitore sono contenuti in un unico blocco e l’energia solare passa direttamente per riscaldare l’acqua accumulata. La vasca è quindi fisicamente coperta dall’assorbitore ed in genere al suo interno è presente una resistenza in grado di riscaldare l’acqua in caso di lunga assenza di sole. Per il principio che l’acqua calda tende a salire e l’acqua fredda ad affondare, un si crea così il cosiddetto movimento di convezione generato all’interno della vasca, che distribuisce il calore intrappolato in tutto il corpo idrico. I pannelli con vasca integrata sono generalmente consigliati per zone non troppo fredde e dove non c’è troppo inverno. alla loro struttura con a causa dell’abbassamento delle temperature c’è il rischio che l’acqua nel pannello si congeli e danneggi gravemente l’impianto Facilità di trasporto e installazione I pannelli solari sono relativamente economici e sono perfetti per l’uso termico di un cottage estivo. Tuttavia, sono disponibili sul mercato anche sistemi compatti per tutte le condizioni climatiche.

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Sistemi di sistema

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Circolazione naturale (termosifone)

In questo sistema riscalda il fluido termovettore circolante nel collettore, nella piastra a contatto con la piastra esposta all’irraggiamento solare, ne riduce la densità e quindi il peso e tende a salire (sfruttando il principio di gravità e il principio di convezione) in un serbatoio di accumulo (caldaia) che deve essere posizionato più in alto della piastra per fare spazio al liquido più freddo all’interno del collettore. In altre parole, un tale dispositivo si autoregola ottimizzando naturalmente la circolazione del fluido per un funzionamento efficiente. Si chiama circolazione naturale perché non esistono meccanismi per convogliare il liquido verso la caldaia, dove avviene lo scambio termico con l’acqua sanitaria distribuita alle utenze domestiche. Non appena il calore viene rilasciato, il termoconvettore a liquido ricade nel punto più basso del circuito dei collettori solari.

In questo modo non è possibile la circolazione inversa perché il calore rimane sempre più alto. Questo è il principio fisico utilizzato negli emettitori di spinta naturale.

Il collettore piano è collegato in un circuito chiuso con un bollitore isolato termicamente per l’accumulo di acqua calda. Nei sistemi a scambio diretto, l’acqua scambiata è la stessa che viene riscaldata nei collettori e poi sale attraverso un radiatore nell’accumulatore da cui viene prelevata per l’uso.

Nei sistemi di scambio indiretto, un liquido (glicole e acqua demineralizzata) viene riscaldato nei pannelli solari e circola sempre “attraverso i radiatori” in uno scambiatore di calore posto all’interno del serbatoio dove diventa accumulata l’acqua calda.

L’applicazione tipica della circolazione naturale è la produzione di acqua calda sanitaria.Un sistema di riscaldamento dell’acqua a circolazione naturale per unità abitativa ha una superficie media del collettore di 2-5 mq e un serbatoio di accumulo di 100-200 litri.

Vantaggi: è un sistema semplice, affidabile e di facile installazione , tutto ciò che serve è il collegamento con l’acqua fredda in ingresso e il tubo dell’acqua calda in uscita. Non ci sono pompe o comandi elettronici e quindi nessun collegamento elettrico e consumo. Ha una manutenzione minima. Questo tipo di sistema è economico.

Svantaggi: Il sistema è caratterizzato da un’elevata distribuzione del calore, che ne riduce l’efficienza se esposto a basse temperature.

Pertanto, si consiglia di utilizzare l’installazione in paesi caldi o per piccoli negozi o case estive. Inoltre la caldaia esterna ha una portata limitata ed è un peso sul tetto e può intaccarne la resistenza strutturale ed avere un notevole impatto estetico.

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Circolazione forzata

I componenti di un tale sistema sono:

  • Collettore solare
  • Accumulo / scambiatore
  • Termostato differenziale o centralina
  • Sensore di temperatura
  • Pompa di circolazione
  • Vaso di espansione
  • Scambiatore di calore
  • Valvole

In questo tipo di impianto il bollitore viene montato separatamente dal pannello solare e collegato ad esso tramite un circuito. All’interno del circuito è presente acqua o un antigelo (glicole propilenico) pompato da una pompa (detta pompa di circolazione) azionata da una centralina elettronica che rileva la temperatura dell’acqua tramite apposite sonde e avvia la pompa quando la variazione di temperatura nel collettore è maggiore rispetto alla temperatura impostata nel bollitore. Ciò garantisce che l’impianto funzioni solo quando può effettivamente fornire energia termica e, soprattutto, impedisce che l’energia termica accumulata venga distribuita attraverso i collettori in assenza di irraggiamento solare. Il fluido trasferisce il calore dai collettori solari all’acqua nell’accumulatore e viene rilasciato nell’acqua di servizio tramite uno scambiatore di calore. Nella vasca sono quindi presenti due circuiti idraulici separati: il primo del pannello, dove circola il liquido riscaldato dal sole, e il secondo, dove circola l’acqua sanitaria e che è collegato all’impianto idraulico della casa. Un sistema solare combinato per il riscaldamento utilizza un sistema chiuso, mentre un sistema solare combinato per il riscaldamento dell’acqua della piscina può utilizzare sia un sistema aperto che chiuso.

In inverno, quando a causa del basso irraggiamento solare, l’impianto solare non riesce a riscaldare l’acqua, la parte del bollitore che contiene l’acqua calda pronta all’uso può essere riscaldata da uno scambiatore di calore collegato ad un caldaia. Il post-riscaldamento è controllato da un termostato quando la temperatura dell’acqua nella parte pronta all’uso scende al di sotto della temperatura target desiderata. I serbatoi hanno solitamente una doppia elica: quella inferiore è collegata al circuito solare (all’interno del quale circola una miscela acqua-antigelo), mentre quella superiore è collegata alla caldaia. Quando l’impianto solare non riesce a portare l’acqua alla temperatura desiderata (intorno ai 40ºC), il calore fornito dalla caldaia attraverso il serpentino (sistema ausiliario) garantisce la giusta integrazione per l’utenza.

In questo tipo di impianto il circuito è più complesso e comprende vaso di espansione, termoregolazione e altri componenti.

La dimensione ottimale dell’accumulatore gli consente di soddisfare al meglio le esigenze della famiglia e dipende dalle condizioni climatiche, dalla natura del fabbisogno energetico e dalle condizioni economiche. Tenendo conto sia degli aspetti tecnici che economici, il range di valori ottimali è generalmente compreso tra 50 e 100 litri per metro quadrato di superficie di raccolta. Oltre al dimensionamento, l’isolamento della caldaia è un fattore importante per il corretto funzionamento dell’impianto, in quanto riducendo l’energia erogata aumenta l’energia a disposizione degli utenti. L’isolamento delle caldaie è particolarmente importante quando sono esterne, come nel caso dei sistemi a circolazione naturale.Mediamente un impianto di acqua calda a circolazione forzata per unità abitativa ha una superficie di 3-6 mq e un serbatoio di 150-400 litri

Vantaggi

Rendimento termico maggiore rispetto a circolazione naturale, in quanto l’accumulo è posto all’interno dell’abitazione o interrato e quindi non è esposto alla distribuzione del calore nonostante il costo energetico dell’utilizzo della pompa di notte o in condizioni climatiche fredde

Maggiore integrazione architettonica

Questo sistema può integrare il riscaldamento ambientale con corrispondente risparmio sulla bolletta energetica.

Vantaggioso per la produzione di grandi quantità di acqua calda e quindi per alberghi, centri sportivi, case di riposo, ecc.-

Gli svantaggi sono maggiore complessità, maggiori costi ed esigenze di manutenzione rispetto a circolazione naturale

Circuito di drenaggio

Lo stato Lo scarico è simile allo scarico forzato, con la differenza che l’impianto viene riempito solo quando è possibile o necessario, cioè quando compare il sole o se la vasca non ha raggiunto la temperatura desiderata. In altri casi, l’impianto viene lasciato a riposo. La pompa poi lo svuota quando non c’è luce o quando viene raggiunta la temperatura di conservazione desiderata.

GUIDA SOLARE TERMICA

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