27 Aprile 2007

Lavinia Chiara Tagliabue

27 Aprile 200727 Aprile 2007

Lavinia Chiara Lavinia Chiara TagliabueTagliabue

IMPIANTI SOLARI TERMICIIMPIANTI SOLARI TERMICI

IL COLLETTORE SOLAREIL COLLETTORE SOLAREIL COLLETTORE SOLAREUn collettore solare trasforma la radiazione solare in calore che può

essere utilizzato:

1. per produrre aria calda

2. per produrre acqua calda

COMPONENTI DEL PANNELLO:COMPONENTI DEL PANNELLO:

•• VETRO SUPERIOREVETRO SUPERIORE

•• INTERCAPEDINE INTERCAPEDINE DD’’ARIAARIA

•• ASSORBITOREASSORBITORE

•• COIBENTAZIONECOIBENTAZIONE

IL COLLETTORE SOLARE PIANO VETRATOIL COLLETTORE SOLARE PIANO VETRATOIL COLLETTORE SOLARE PIANO VETRATOPANNELLO SOLARE: Unità modulare di area compresa generalmente tra

1 e 2 mq (ma ci sono modelli anche da 10 mq), sfrutta la radiazione sia diretta che diffusa e viene solitamente installato su supporti fissi.

Componenti e funzioni dei collettori solari piani vetrati:

1. COPERTURA TRASPARENTE: consente il passaggio della radiazione solare sull’assorbitore, protegge la piastra, contiene il reirraggiamento del calore verso la volta celeste.

2. ISOLAMENTO TERMICO: posto sul lato posteriore e sulle porzioni laterali del supporto metallico o plastico, limita le dispersioni termiche verso l’esterno.

3. INTERCAPEDINE D’ARIA: si forma uno strato isolante che limita le dispersioni verso l’esterno.

4. ASSORBITORE: riscaldato dalla radiazione solare si surriscalda etrasferisce il calore al fluido termovettore.

5. FLUIDO TERMOVETTORE: a contatto con la piastra asporta il caloree lo trasferisce al carico, raggiungendo temperature comprese tra i 20 e i 100°C (raramente superiori).

L’ASSORBITORELL’’ASSORBITOREASSORBITOREElemento principale: ASSORBITORE

Ha la funzione di assorbire la radiazione solare incidente a onde corte e di trasformarla in calore

TRASFORMAZIONE FOTOTERMICA materiale: metallo con buona capacità di conduzione (rame)

L’assorbitore viene oggi trattato solitamente con un strato selettivo che determina un alto grado di assorbimento nel range delle lunghezze d’onda della radiazione solare e contemporaneamente irradiano poca energia nelle lunghezze d’onda della radiazione termica (infrarosso).

α > 0.95 assorbimentoε < 0.10 emissività

Strati selettivi:

• ottenuti con procedimento galvanico

• applicati sotto vuoto

L’ASSORBITORELL’’ASSORBITOREASSORBITORECAPACITÀ TERMICA = quantità di calore necessaria ad innalzare la

temperatura della piastra

Non deve essere troppo elevata in modo tale da consentire tempi di reazione più rapidi in relazione alle condizioni di soleggiamento variabili ed ottimizzare le possibilità di sfruttamento dell’energia disponibile anche in bassi quantitativi.

L’assorbitore viene generalmente realizzato tramite una lamina metallica in:

1. rame

2. alluminio costo/conducibilità termica

3. acciaio inox

con spessore variabile tra 0,15 e 2 mm a seconda del materiale edella qualità del prodotto. Per lamine sottili queste possono essere corrugate per aumentarne la stabilità meccanica.

TIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARITIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARITIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARI

TIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARITIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARITIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARIIn via preliminare, possiamo operare una prima distinzione tra collettori a CAPTAZIONE DIRETTA ed A CONCENTRAZIONE, con alcune sottovarianti dipendenti dalle configurazioni e dalle tecnologie adottate.

usi industrialiconcentrazioneFOCALIZZANTI

climatizzazione, usi industriali

50-400 °CconcentrazioneCONCENTRATORI

ACS, climatizzazione30-130 °Cdiretta/concentrazione

TUBOLARI

riscaldamento di piscine, acqua calda ad uso

sanitario, riscaldamento ambientale

20-100 °CdirettaPIANI

ApplicazioneTemperature operative

Modalità di captazione

Tipologia di collettori

COMPONENTI COMPONENTI

•• SUBSISTEMA DI SUBSISTEMA DI CAPTAZIONECAPTAZIONE

•• SUBSISTEMA DI DISTRIBUZIONESUBSISTEMA DI DISTRIBUZIONE

•• SUBSISTEMA DI ACCUMULOSUBSISTEMA DI ACCUMULO

SISTEMA TERMICO SOLARESISTEMA TERMICO SOLARESISTEMA TERMICO SOLARE

SUPERFICIE DI CAPTAZIONESUPERFICIE DI CAPTAZIONESUPERFICIE DI CAPTAZIONE

3535°°4545°°5050°°Inclinazione del collettore

0,550,550,750,751,21,2Superficie di captazione [mq/p]

SUDCENTRONORDCOLLETTORI PER ACS

SUPERFICIE CAPTANTE- tetti piani o terrazzi- giardini soleggiati- coperture a falda

SERBATOIO DI ACCUMULO- non visibile- soggetto a minori dispersioni termiche- accessibile per la manutenzione

INSTALLAZIONEINSTALLAZIONEINSTALLAZIONE

METODO F-CHARTMETODO FMETODO F--CHARTCHART

Copertura del fabbisogno con l'energia solare

f

convenzionalesolare

CONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHECONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHECONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHEDistribuzione del fabbisogno

85%

15%

riscaldamentoACS

Distribuzione del fabbisogno

100%0%

riscaldamentoACS

L)tt(U'AFX arLr τ∆−

=

LNH)('AFY r τα

=

A è la superficie di captazione dei collettori [m2];Fr’ indica il fattore di rimozione del calore dai collettori, corretto per la presenza dello scambiatore tra collettori ed accumulo;UL rappresenta il coefficiente complessivo di dispersione termica dei collettori [W/m2K]; per i prodotti più diffusi varia generalmente tra 3 e 6;tr indica una temperatura di riferimento, fissata a 100 °C;ta indica la temperatura media mensile dell’aria esterna nel sito considerato;∆τ esprime il numero di secondi del mese;L è il carico termico mensile dell’utenza collegata all’impianto [J];H rappresenta l’irradiazione giornaliera media mensile incidente sull’unità di superficie dei collettori [J/m2

giorno];N è il numero dei giorni del mese;τα è il valore medio del prodotto del coefficiente di trasmissione del vetro e del coefficiente di assorbimento della piastra, corretto per l’effetto della variazione d’inclinazione dei raggi solari rispetto alla superficie del collettore; può essere stimato intorno a 0,85

PARAMETRI ADIMENSIONALIPARAMETRI ADIMENSIONALIPARAMETRI ADIMENSIONALI

a

amwc t- 100

) t2,32 - t3,86 t1,18 (11,6 X X ++=

F-CHARTFF--CHARTCHART

f = 1,029Y – 0,065X – 0,245Y2 + 0,0018X2 + 0,0215Y3

Carico giornaliero

02468

1012

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

ora

%

F-CHART: METODOLOGIA DI CALCOLOFF--CHART: METODOLOGIA DI CALCOLOCHART: METODOLOGIA DI CALCOLO