Sistemul solar termic - PANOURI SOLARE

Concepte fundamentale privind panourile solare

Capacitatea selectiva a geamului

Geamul trebuie sa poata fi usor traversabil pentru razele soarelui (fara a le absorbi sau refl ecta) care au un spectru de putere concentrat mai mult pe lungimile de unda scurta (0,2 – 3 µm). De asemenea, cand placa de absorbtie supraincalzita de soare incepe sa disperseze energia prin emitere de unde lungi (banda infrarosului), geamul trebuie sa impiedice aceste unde sa iasa afara trimitandu-le inapoi catre placa. Acesta este un efect similar bine-cunoscutului „efect de sera”.

Izolarea termica a panourilor solare

La un panou solar izolatia termica a partilor posterioare si laterale permite evitarea unor pierderi de caldura care contribuie in mare parte la valoarea totala de pierderi.

Pentru a atinge acest obiectiv, respectati urmatoarele criterii:
- folositi material rezistent la temperaturile inalte si la cele joase, care sa-si pastreze proprietatile izolante daca este expus la umiditate, usor de gasit, economic si nepoluant;
- asigurati grosimea necesara pentru izolatia dorita.

Capacitatea de absorbtie si emisie a placii selective

Capacitatea selectiva a placii de absorbtie consta intr-un grad inalt de absorbtie a undelor radiatiei solare (0,2 – 3 µm) in afara de cele absorbite sau reflectate de geam, si intr-o mai mica masura, de emitere a undelor lungi (in principal infrarosu), emise de placa la temperatura sa de lucru.

Valori bune de selectivitate sunt urmatoarele:
- Absorbtie = 95%
- Emisie = 5%

Nu este dificila atingerea unor valori ridicate de absorbtie cu vopselele obisnuite, insa atingerea unor valori reduse de emisie nu este la fel de facila. Exista diverse tratamente cu depunere pe suprafata metalica (anodizare) care asigura valorile de selectivitate de mai sus: TiNox, Selective Blue, Selective Black sunt numai cateva dintre procesele brevetate.

Caracteristicile TiNox, tratamentul brevetat cel mai cunoscut, sunt prezentate in continuare.

Randamentul unui panou solar termic

Randamentul creste proportional cu nivelul de expunere la lumina solara. La acelasi nivel de expunere la lumina solara, randamentul panourilor solare scade daca se maresc dispersiile termice ale suprafetei de absorbtie in mediul ambient. Dispersiile termice cresc daca:
- temperatura aerului este scazuta (iarna)
- temperatura suprafetei de absorbtie este ridicata (procese industriale cu agent termic solar cu temperatura inalta).
Fiecare tip de panouri solare are o curba de randament pentru fiecare aplicatie anume. Graficul prezinta caracteristicile de baza, incepand cu panourile solare fara invelis transparent (folosite numai pentru incalzirea piscinelor), si pana la panourile solare vidate, care pot fi folosite pentru actionarea masinilor refrigerente cu absorbtie.

Tineti cont de faptul ca unele panouri solare pot atinge temperaturi ridicate, a caror limita este reprezentata in grafic din punctul in care curba de randament se intersecteaza cu axa absciselor. Adunand la aceasta valoare temperatura ambientului se obtine „temperatura de stagnare”, care este temperatura maxima care poate fi atinsa de acel tip de panouri solare.

Cele de mai sus pot fi rezumate intr-o singura curba, care este reprezentativa pentru performantele panouri solareului in toate combinatiile: conditii de expunere la lumina solara, temperatura externa si temperatura lichidului de proces. Aceasta curba se obtine prin regresie liniara sau patrata pornind de la o serie de masuratori experimentale.

Unde: ηo = interceptare (preferabil ridicata) => este denumita si randament optic al panouri solareului, deoarece reprezinta efi cienta; dispersiile termice in aer ale panouri solareului sunt nule (temperatura aerului din exterior este egala cu temperatura placii de absorbtie)

k1 = inclinatie (preferabil mica) => este o componenta a dispersiei termice in aer si indica rapiditatea de scadere a efi cientei panouri solareului in conditii de schimb termic crescut

k2 (daca exista) = curbura (preferabil redusa) => este o componenta a dispersiei termice in aer. In stanga graficului este prezentat nivelul de expunere ridicata la lumina solara (vara) si/sau de ?T redusa intre suprafata de absorbtie si aerul din exterior (aer din exterior cald si/sau lichid de proces rece, ca in cazul piscinelor) In dreapta este prezentat nivelul de expunere scazuta la lumina solara (iarna) si/sau de ?T ridicata intre suprafata de absorbtie si aerul din exterior (aer din exterior rece si/ sau lichid de proces cald, ca in cazul aplicatiile cu circulatie fortata de solar cooling).

OBSERVATIE: Randamentul panourilor solare este o caracteristica importanta, insa nu o supraevaluati si nu neglijati alte aspecte ale instalatiei solare. Din punctul de vedere al randamentului global al sistemului solar termic, sunt mult mai importante proiectarea corecta, instalarea si punerea in functiune a instalatiei decat randamentul „de laborator” al panourilor solare. Pentru exemplificare, intre un pano solar cu tuburi vidate si un panou solar plan pentru uz casnic, randamentul anual poate sa difere cu 5 pana la 10 procente; in schimb, o instalatie solara proiectata incorect (cu o suprafata de colectare supradimensionata cu 20% fata de consum), poate pierde usor 30 de puncte procentuale la randamentul anual!