Sistemul solar termic - PRINCIPII DE BAZA

Sisteme solare termice

Principii de baza ale sistemelor solare

Un sistem solar termic captureaza energia emisa de soare si o transfera intr-un rezervor de apa care, prin urmare, se incalzeste. stocul de apa calda, ca o „baterie termica”, face mai stabila si mai constanta in timp energia termica solara disponibila si furnizata (prin natura sa foarte variabila).

Utilizari principale ale energiei solare

Energia capturata este folosita in principal la incalzirea apei menajere, dar si in aplicatii pentru incalzirea locuintelor, piscinelor si a proceselor termice industriale.

Tipuri principale de instalatii solare

O instalatie solara termica de baza este compusa din:

- Colector solar (numit si „panou solar”), care colecteaza energia emisa de soare

- Rezervor de apa (numit si „boiler”), care acumuleaza si conserva caldura primita de la colector

- Elemente hidraulice si de comanda care fac posibil transferul de energie de la colector la rezervor.

Ca si la instalatiile termice, caldura este transferata cu ajutorul unui lichid (numit „agent termic”), care curge intre panoul solar si boiler. Lichidul (un amestec de apa si antigel alimentar) poate curge in mod spontan sau impins de o pompa. in functie de acest lucru, putem distinge intre doua tipuri principale de instalatie solara: cu circulatie naturala sau cu circulatie fortata.

Panouri Solare cu Circulatie naturala

Este un sistem extrem de economic iar functionarea lui este bazata pe un principiu fizic elementar: un lichid, daca este incalzit, devine mai putin dens si tinde sa urce. La o instalatie cu circulatie naturala, agentul termic solar, incalzit de soare in colector, devine mai usor si urca spontan in boiler, unde cedeaza caldura apei menajere continute in acesta; dupa schimbul termic, lichidul mai rece si mai greu coboara din nou in colectorul solar pentru a reincepe sa se incalzeasca.

Sistemul functioneaza astfel fara a fi nevoie de dispozitive electrice de circulatie, cu conditia ca circuitul sa aiba pierderi reduse de presiune si ca boilerul sa fi e pozitionat deasupra si foarte aproape de colectorul solar.

Pro

- simplitate si fi abilitate

- economie niciun consum electric

- niciun spatiu ocupat in locuinta

- pret mai redus al investitiei

Contra

- integrare arhitectonica redusa din cauza impactului vizual sporit al boilerului amplasat in exterior, deasupra panourilor

- aplicabilitate limitata

- dispersie termica sporita deoarece boilerul este amplasat in exterior

- riscuri sporite de supraincalzire riscuri sporite de inghetare

- difi cultati la instalare din cauza greutatii boilerului (mai ales pe acoperisuri cu panta foarte inclinata).

Sisteme de circulatie naturala cu schimb direct

Exista un singur circuit deschis, cel pentru apa menajera; apa menajera circula direct intre colector si boiler.

Pro

- simplitate extrema a sistemului

- pret mai redus al boilerului

Contra

- apa menajera intra in contact direct cu un mediu neigienic (colectorul)

- apa menajera poate provoca depuneri mari de calciu in scurt timp, reducând performantele colectorului, sau poate fi corosiva

- deoarece lichidul nu contine antigel, sistemul trebuie intotdeauna golit complet daca temperatura scade sub zero grade, pentru a evita aparitia fisurilor.

Sisteme de circulatie naturala cu schimb indirect

Exista un circuit dublu, cel pentru apa menajera - deschis si cel pentru lichid primar - inchis. Lichidul primar circula intre colector si boiler. in boiler este un schimbator de caldura cu un spatiu gol, in care lichidul primar cedeaza caldura circuitului de apa menajera, care este trimisa utilizatorului la cerere.

Pro

- apa menajera este intotdeauna igienica (intra in contact numai cu boilerul emailat)

- efect redus al coroziunii si calcifierii

- nu necesita golire (cel putin la temperaturi mai mari de – 10 grade)

Contra - sistem mai complex si mai scump

Panouri Solare cu Circulatie fortata

Pozitionarea boilerului si a panourilor instalatiei termice in exterior nu este intotdeauna posibila sau convenabila. Este deci necesara utilizarea unei unitati de circulare, a carei gestionare este realizata printr-o unitate de comanda electronica. Prin intermediul sondelor, unitatea de comanda supravegheaza continuu temperatura panourilor si a boilerului, activând unitatea de circulare numai când lichidul in panouri este mai cald decât cel din boiler. Acest sistem nu necesita o pozitionare speciala sau o distanta anume intre rezervorul de acumulare si colectorul solar.

Pro

- control complet al instalatiei

- randamente superioare posibilitati sporite de instalare

- flexibilitate de aplicare

- impact vizual limitat al instalatiei

- pierderi de caldura reduse ale boilerului si durata de utilizare sporita

Contra

- investitie si complexitate mai mare

- ocuparea spatiului in locuinta (necesar pentru pompa si boiler)

- consuma energie electrica

- necesita setarea corecta a unui anumit numar de parametri ai unitatii de comanda instalarea presupune un proces mai complex

Sisteme de circulatie fortata conventionala

Acest sistem cu circulatie fortata prevede umplerea totala a circuitului de lichid primar in faza de punere in functiune. Circuitul primar este similar unei instalatii de incalzire. in sezonul rece, colectoarele, intotdeauna umplute cu agent termic solar, trebuie sa fie protejate impotriva spargerii provocate de expansiunea cauzata de inghetare; din acest motiv, lichidul trebuie sa fie un amestec de apa si glicol propilenic (care ii coboara temperatura de inghet).

Pro

- functioneaza bine cu pompa cu rezistenta mica si cu turatie fixa

- sistem silentios si efi cient din punct de vedere electric

- sistem simplu si economic

- nicio limitare speciala privind inaltimea instalatiei

Contra

- necesita antigel, vas de expansiune si grupuri de siguranta

Sistem circulatie fortata cu golire (drain back)

Acest sistem prevede umplerea partiala a circuitului. Cand unitatea de circulare este oprita, colectoarele, amplasate in mod necesar la inaltime, sunt goale si tot lichidul primar se gaseste in serpentina boilerului (sau intrun recipient special). Atunci când unitatea de circulare este pornita, coloana de lichid este impinsa in sus, umplând panourile. in unele zone ale circuitului, precum serpentina, lichidul va circula in conditii de „spatiu liber”, nereusind sa ocupe tot volumul disponibil in interiorul instalatiei. Pentru a putea functiona, instalatia necesita dimensiuni precise (inaltime, lungime, diametru si inclinare a conductelor, etc.).

Pro

- nu necesita antigel, vas de expansiune si grup de siguranta

- schimb termic mai efi cient (din cauza lipsei glicolului, care reduce capacitatea termica a lichidului)

- costuri de intretinere normala mai mici

Contra

- poate fi zgomotos

- necesita o pompa dubla pentru pornire (sau pompa modulanta cu absorbtie ridicata) pentru a impinge in sus coloana de apa la pornire

- inaltime limitata a instalatiei (maxim 10 – 12 metri)

- sistemul se poate opri in lipsa lichidului (la temperaturi inalte)

- costuri mai mari